氮环丁烷的合成与应用

杂氮环丁烷，英文名为Azetidine，常温常压下是无色透明液体，杂氮环丁烷沸点较低，储存时置于冰箱中低温保存。杂氮环丁烷，主要用作有机合成和农药化学中间体，可用于药物分子和催化反应中手性配体的合成。

合成方法

图1 杂氮环丁烷的合成路线

方法一

在1升的锥形瓶中加入4.0 mol氮杂环丁烷盐酸盐和280 g的水，在20度下搅拌混合物直到固体溶解，然后向2升四口圆底烧瓶中加入230 g水在搅拌的情况下往其中加入459.4 g ( 6.96 mol )的氢氧化钾，加入KOH的放热结束后，将溶液加热到95度，并且保持温度在95度，将盐酸氮杂环丁烷( 11 )的水溶液加到热的KOH /水溶液中，控制添加速度，3小时内完成添加。反应完成后，缓慢蒸馏提纯目标化合物即可得到目标产品杂氮环丁烷。[1]

方法二

将盐酸氮杂环丁烷( 40 g , 0.43 mol)和NaOH ( 20 g , 0.50 mol)的混合物在水溶液中( 40 mL )于室温下强烈搅拌反应1小时，然后将缓慢形成的有机相从水相中分离出来，有机层通过蒸馏提纯即可得到氮杂环丁烷。[2]

用途

杂氮环丁烷主要用作有机合成和医药化学中间体，可用于药物分子和催化反应中手性配体的合成。在有机合成转化中，氮原子上具有孤对电子能发生亲核取代反应，此外氮原子还可以和含有空轨道的硼单元进行络合得到氮杂环丁烷-硼烷化合物。

图2 杂氮环丁烷的应用转化

在氮气保护下，于零度下将新鲜蒸馏的硼烷-四氢呋喃络合物溶液( 1M溶液5 m L , 5 mmol)加入到杂氮环丁烷在二氯甲烷的溶液中，将反应混合物缓慢升至室温，并在此温度下搅拌15分钟。反应结束后，将反应体系在真空下除去溶剂和低沸点化合物，即可得到氮杂环丁烷-硼烷，该化合物可以直接使用无需进一步的分离纯化操作。[3]

参考文献

[1] Slade, Joel et al Organic Process Research & Development, 11(5), 825-835; 2007

[2] Nagasawa, Johnny et al Journal of Medicinal Chemistry, 61(17), 7917-7928; 2018

[3] Abboud, Jose-Luis M. et al Chemistry - A European Journal, 18(13), 3981-3991, S3981/1-S3981/55; 2012