有机合成保护基试剂---对硝基苯磺酰氯

01基本信息

【英文名称】 p-Nitrobenzenesulfonyl chloride

【分子式】 C6H4ClNO4S

【分子量】 221.62

【CAS 登录号】 [98-74-8]

【缩写和别名】 p-NsCl，Nosylchloride

【物理性质】 该试剂为黄色固体，bp 77~79℃。溶于甲苯、THF、CH2Cl2、乙酸乙酯、DMF。

不溶于水，在热水或热醇中分解。

【制备和商品】 国内外试剂公司均有销售。

【注意事项】 该试剂一般不在亲核性的溶剂中使用，具有腐蚀性，对湿气敏感。

02各类反应

对硝基苯磺酰氯常缩写成 p-NsCl，被广泛用于合成相应的磺酰胺和磺酸酯。由于对硝基苯磺酰基的强拉电子作用，所生成的对硝基苯磺酰胺和对硝基苯磺酰酯类化合物具有一定的亲电性。其反应活性比一般的酰胺和酯更高，反应性质也不尽相同，因此常将其分开作为单独的一类反应看待。

生成对硝基苯磺酰胺化合物

作为氨基的保护基团，对硝基苯磺酰基与对甲苯磺酰基和甲磺酰基等常用的氨基保护基具有相同的反应活性，且在强酸强碱中更稳定。烷基胺、芳香胺、氨基酸甲酯、脲、脒、亚胺酸酯、羟胺、内酰胺、含氨基多元醇的碳水化合物等分子中的氨基均可被保护[1~5]。这些反应的条件基本一致，都可在碱性条件下于二氯甲烷溶剂中进行(式 1)。

p-NsCl 与伯胺生成的磺酰胺分子中的N−H 有一定的酸性，容易发生 N-烷基化反应。p-Ns 基团的强拉电子效应使 N−H 具有高度活泼性，易与亲电试剂 (如卤代烃) 发生N-烷基化反应 (式 2)[6]。

对硝基苯磺酰胺能与醇发生亲核取代反应。如式 3 所示[7]：使用该方法可得到天然产物 Huperzine Q 合成的关键中间体。通过p-NsCl 对氨基进行保护后再与醇进行分子内反应，脱去保护基即可得到仲胺化合物。该方法可避免伯胺在未保护的情况下进行烷基化过程中发生多烷基取代而得到叔胺副产物。

p-Ns 基团保护的环丙胺化合物具有强亲电性，易受到亲核试剂的进攻而开环，经过水解脱保护可得到α-氨基醇、α-氨基酸类化合物以及α,β-二氨基化合物 (式 4)[8]。

对硝基苯磺酰胺的脱保护

p-Ns 基团最经典的脱除方法是使用苯硫酚或者巯基乙酸盐，在碳酸钾的作用下于 DMF 溶剂中室温反应。也可使用甲醇钠、哌啶、DBU 作为碱，使用乙腈和 2% DMSO 的混合溶液进行反应。甲醇作为溶剂也能达到脱保护的效果[7]。

对硝基苯磺酸酯

p-NsCl 与醇的反应能以高产率得到对硝基苯磺酸酯。由于 p-Ns 基团的强拉电子性，使得对硝基苯磺酸酯的酯基具有强亲电性，弱的亲核试剂 (如醋酸盐、乙酰胺、叠氮类化合物、碘负离子、氰化物、醇、酚、胺类化合物等) 就能与之发生取代反应。如式 5 所示[9]：p-Ns 基团能被胺基取代，且不影响其手性。

如式 6 所示[10]：环氧丙醇与 p-NsCl 反应得到的酯在 KOH 的作用下可直接脱去 SO2，得到酚醚类化合物。

除了作为氨基、羟基的保护试剂外，p-NsCl还可以在金属试剂催化下与苯硼酸或苯基三氟硼酸钾发生 Suzuki-Miyaura 偶联反应 (式7)[11]。如式 8 所示[12]：在金属试剂的催化下，p-NsCl 与芳基化合物也可通过 C−H 键活化进行直接偶联反应。

参 考 文 献

[1] De Marco, R.; Leggio, A.; Liguori, A.; et al. J. Org. Chem.2010, 75, 3381.

[2] Iqbal, Z.; Hameed, S.; Ali, S.; et al. Eur. J. Med. Chem. 2015,98, 127.

[3] Kan, S. B.; Matsubara, R.; Berthiol, F.; Kobayashi, S. Chem.Commun. 2008, 6354.

[4] Jimenez, C.; Tramontano, A. Tetrahedron Lett. 2001, 42,7819.

[5] Kern, N.; Felten, A. S.; Weibel, J. M.; et al. Org. Lett. 2014,16, 6104.

[6] Zhang, H.; Muñiz, K. ACS Catalysis 2017, 7, 4122.

[7] Tanimura, S.; Yokoshima, S.; Fukuyama, T. Org. Lett. 2017,19, 3684.

[8] Huang, Y.-Y.; Lv, Z.-C.; Yang, X.; et al. Green Chem. 2017,19, 924.

[9] Wang, H.; Yan, L.; Wu, Y.; Chen, F. Tetrahedron 2017, 73,2793.