Sugasawa反应

苯胺本身是一个富电子芳环，按理说非常适合进行Friedel-Crafts反应。那到底是什么原因导致其无法进行？其实原因也不复杂，成也萧何，败也萧何。游离的氨基作为供电子基团可以增加苯环的电子云密度，但是氨基作为Lewis碱在体系中会和催化剂Lewis酸迅速配位，而且氨基与Lewis酸的配位速度远快于与亲电试剂的反应。就算加入过量的Lewis酸活化酰氯等亲电试剂也不能解决问题，因为苯胺氮上的孤电子对已经与Lewis酸配位成盐不能共轭到苯环上，同时氮原子上带正电使苯环缺电子钝化，从而使Friedel-Crafts反应不能继续进行。通常的解决方法是先对氨基进行保护，然后再进行Friedel-Crafts反应，但是酰基保护的苯胺进行Friedel-Crafts反应，通常主要得到4-位取代的产物。

1978年Sugasawa等人报道了一个在BCl3/AlCl3催化下无需保护直接利用苯胺在邻位引入酰基的方法【Sugasawa, T.; Toyoda, T.; Adachi, M.; Sasakura, K. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 4842. DOI: 10.1021/ja00483a034】。在BCl3/MCl3（M通常为Al或Ge）两种不同的Lewis酸催化下，苯胺和腈进行反应得到邻位酰基化产物的反应，称为Sugasawa反应。

此反应加料顺序很重要，通常BCl3，苯胺和腈先加入，最后加入AlCl3或GeCl3。常用的路易斯酸的组合是BCl3-AlCl3，而使用与氯原子亲和性更高的GaCl3，代替AlCl3，可以使得反应在更加温和的条件下进行。N,N-二烷基取代的苯胺不能发生此反应。

反应机理

苯胺首先和BCl3络合生成苯胺-三氯化硼络合物，接着在MCl3催化下腈和 苯胺-三氯化硼络合物的硼进一步络合形成超级配合物，同时MCl3和BCl3掉下来的一个Cl进行键合生成MCl4-，由于Ge和氯原子亲和性更高，因此反应可以在更加温和的条件下进行。 超级配合物中整个阳离子部分还是缺电子的，因此还不能顺利进行酰基化，此反应的关键一步是MCl4-可以和夺取苯胺上的H+生成HMCl4, 整个中间体变成中性化合物，苯环恢复富电子状态，顺利进行S E Ar反应进行酰基化，最后水解生成邻位酰基化苯胺产物。

而N , N -双烷基化苯胺由于N上没有H, 不能恢复富电子状态，因此无法反应。

【 Tetrahedron Lett.1994, 35, 6807. 】

反应实例

苯胺和氯乙腈进行 Sugasawa反应后，生成的酮还原后关环可以生成吲哚，此反应成为Sugasawa吲哚合成反应。

【 J. Org. Chem. ,1994, 59, 6823】

【 J. Org. Chem. ,1995, 60, 3365】

【 J. Med. Chem. ,1996, 39, 314】

【 Org. Proc. Res. Dev. ,2003, 7, 723】

【 Tetrahedron2009, 65, 3285. doi:10.1016/j.tet.2008.11.026】

参考资料

1、Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, by Zerong Wang，2722-2728。

2、https://cn.chem-station.com/reactions/2018/09/%E8%8F%85%E6%B2%A2%E5%8F%8D%E5%BA%94-sugasawa-reaction.html

相关反应