STRUKTURA A REAKTIVITA KARBAM¡TŸ
JAROMÕR MINDL
Katedra organickÈ chemie, Univerzita Pardubice, n·m. »s.
legiÌ 565, 53210 Pardubice, e-mail: Jaromir.Mindl@upce.cz
Doölo dne 22.II.1999
KlÌËov· slova: karbam·ty, kinetika solvol˝zy, mechanismus solvol˝zy, chr·nÌcÌ skupiny, N-demethylace
Obsah 1. ⁄vod
2. Struktura karbam·t˘
3. Kyselost karbam·t˘
4. Term·lnÌ rozklad karbam·t˘
5. Reakce karbam·t˘ s nukleofily 6. Cyklizace karbam·t˘
7. Reakce probÌhajÌcÌ na dusÌku 8. SyntetickÈ vyuûitÌ karbam·t˘
8.1. Karbam·ty jako chr·nÌcÌ skupiny 8.2. N-demethylace dialkylmethylamin˘
p¯es stadium karbam·t˘
9. Z·vÏr 1. ⁄vod
Karbam·ty tvo¯Ì poËetnou skupinu organick˝ch l·tek, jejichû zastoupenÌ v p¯ÌrodÏ bylo v poslednÌch dvaceti lÈ- tech podstatnÏ ovlivnÏno z·sahem lidskÈ Ëinnosti1. Od do- by, kdy Wohler2p¯ipravil ethylkarbam·t (uretan, 1840), by- ly syntetizov·ny karbam·ty s ¯adou uûiteËn˝ch vlastnostÌ ja- ko agrochemik·lie3, pomocnÈ textilnÌ p¯Ìpravky4, plastickÈ hmoty a zejmÈna d˘leûit· aktivnÌ farmaka pro lÈËbu Alz- heimerovy choroby5, n·dorov˝ch onemocnÏnÌ6, nebo HIV7. Souhrnn˝ refer·t o karbam·tech byl publikov·n naposledy Adamsem a Baronem8roku 1965. Pokroky ve v˝zkumu tÏch- to l·tek byly uËinÏny na z·kladÏ jejich praktickÈ vyuûitel- nosti a jsou do dneönÌch dn˘ velmi rozs·hlÈ. N·sledujÌcÌ Ël·- nek struËnÏ informuje Ëten·¯e o struktu¯e, reakcÌch a synte- tickÈm vyuûitÌ karbam·t˘ z vlastnÌch pracÌ autora, nebo tÏch, kterÈ byly publikov·ny v literatu¯e v poslednÌch deseti letech.
2. Struktura karbam·t˘
TrojvaznÈ uskupenÌ -O-CO-N< charakterizujÌcÌ karbam·- ty je plan·rnÌm ˙tvarem. Vazby C-O a C-N majÌ charakter Ë·steËn˝ch dvojn˝ch vazeb, jehoû p¯ÌËinou je n,πkonjugace a d˘sledek rotaËnÌ bariery cca 50 a 70 kJ.mol-1. ÿ·d C-N a C-O vazeb je niûöÌ neû u amid˘, nebo ester˘ karboxylov˝ch ky- selin9. Karbam·ty jsou kapaliny nebo krystalickÈ l·tky vytv·-
¯ejÌcÌ pevnÈ vodÌkovÈ vazeby10mezi skupinami NHÖO-C a NHÖO=C. RigidnÌ systÈm molekuly vykazuje existenci E a Z rotamer˘11, kde KE/Z= 2ñ20 (schÈma 1).
3. Kyselostkarbam·t˘
CyklickÈ i necyklickÈ karbam·ty s vodÌkem na dusÌku jsou velmi slab˝mi N-kyselinami. Hodnoty jejich pKase znaËnÏ liöÌ, nap¯. v DMF pro ethylkarbam·t (25.1), 2-oxazolidon (20.9), 2-oxazolon (15.0) nebo benzoxazol-2-on (12.1), cit.12 P¯ÌËinou zv˝öenÈ kyselosti karbam·t˘ m˘ûe b˝t aromatick˝
charakter jejich konjugovan˝ch b·zÌ nebo vliv elektronegativ- nÌch skupin p¯ipojen˝ch z nÏkterÈ strany ke karbam·tovÈ strukturnÌ jednotce. RovnÏû n·hrada jednoho nebo obou ky- slÌkov˝ch atom˘ za sÌru vede ke zv˝öenÌ kyselosti. Konjugo- vanÈ b·ze benzoxazol-2-on˘ jsou stabilnÌ systÈmy, kterÈ ioni- zujÌ dokonce ve vodn˝ch roztocÌch alkalick˝ch hydroxid˘ bez rozkladu. KonjugovanÈ b·ze acyklick˝ch karbam·t˘ nebo karbam·t˘ s cykly >5 jsou nest·lÈ a podlÈhajÌ eliminaci na isokyan·ty. Pro aromatickÈ karbam·ty a thioanaloga typu Ar1NH(C=X)YAr2, pro kterÈ existuje rovnov·ha
Ar1NH(C = X)YAr2 Ar1N(ñ)(C = X)YAr2 stoup· Kav ¯adÏ (X = Y = O) < ( X = O, Y = S) < ( X = S, Y = O) < ( X = Y = S). Zv˝öenÌ kyselosti O-arylthiokarbam·t˘ je spojeno s niûöÌ tendencÌ sÌry vytv·¯et C = S vazbu p¯ekryvem 2pπñ 3pπve srovn·nÌ s C = O a tedy s p¯ÌtomnostÌ pozitivnÏji nabitÈho uhlÌku. U S-aryl-thiokarbam·t˘ a dithiokarbam·t˘ je zk¯Ìûen· konjugace mÈnÏ v˝znamn·, neû u karbam·t˘, coû vede k vyööÌ stabilizaci jejich konjugovan˝ch b·zÌ13,14. 4. Term·lnÌ rozklad karbam·t˘
P¯i zah¯Ìv·nÌ alkyl nebo arylkarbam·t˘ doch·zÌ k jejich rozkladu. NÏkterÈ prim·rnÌ karbam·ty se rozkl·dajÌ jiû p¯i zah¯Ìv·nÌ p¯i teplotÏ niûöÌ neû b.v. na estery kyseliny allofanovÈ15:
Ka
H+
←/−→
SchÈma 1
KE Z/
C O H N
R1 OR2
C Oñ H N+
R1 OR2
C Oñ H N+ R1
OR2
C O H N R1
OR2
s cis- Z syn( ) E anti( ) s trans-
H2NCO2CH2Ph H2NCONHC H2Ph+PhCH2OH Sekund·rnÌ karbam·ty se termicky ötÏpÌ na isokyan·ty:
PhNHCO2Me PhNCO + MeOH
Tento postup byl vypracov·n pro pr˘myslovou v˝robu16 a byl rovnÏû aplikov·n pro v˝robu diisokyan·t˘17. AlifatickÈ terci·rnÌ karbam·ty jsou tepelnÏ stabilnÌ mimo ester˘, kterÈ majÌ naβ-uhlÌku alkoxyskupiny vodÌk. Ty se rozkl·dajÌ p¯i teplot·ch 350 ∞C na sek. aminy a alkeny18:
R1R2NCO2CH2CH2R3 R1R2NH + CH2=CHR3 V p¯ÌpadÏ, ûe R3skupina je trimethylsilyl, doch·zÌ k roz- kladu jiû p¯i jejich zah¯Ìv·nÌ ve vroucÌm tetrahydrofuranu19. 5. Reakce karbam·t˘ s nukleofily
NukleofilnÌ Ëinidla za p¯Ìtomnosti vhodn˝ch rozpouötÏdel poskytujÌ s karbam·ty produkty transesterifikace, aminol˝zy, hydrol˝zy, resp. cyklizace:
R1R2NCO2R3 R1R2NCONu
AromatickÈ karbam·ty jsou reaktivnÏjöÌ neû karbam·ty alifatickÈ. Z·sadnÌ vliv na rychlost a mechanismus reakce karbam·t˘ s nukleofily m· p¯Ìtomnost vodÌku na dusÌku a struk- tura odstupujÌcÌ skupiny. NukleofilnÌ substituce na karba- m·tech mohou probÌhat (a) p¯Ìmou reakcÌ na karbonylu p¯es tetrahedr·lnÌ intermedi·t, a jeho ötÏpenÌm (AñE). Takto re- agujÌ alifatickÈ karbam·ty a vöechny N,N-disubstituovanÈ karbam·ty, (b) nep¯Ìmo p¯es konjugovanou b·zi a isokyan·t (E1cB). Tento zp˘sob reakce je typick˝ pro aromatickÈ prim.
a sek. karbam·ty a O-karbamoyloximy20, (c) Ñconcertedì (syn- chronnÌ v˝mÏna) SN2. SouËasn˝ vznik a z·nik vazeb podle tohoto typu byl pozorov·n v p¯Ìpadech tvorby cyklick˝ch karbam·t˘ z karbam·t˘ acyklick˝ch21(schÈma 2).
Transesterifikace se prov·dÌ v roztoku alkoholu a p¯Ìsluö-
nÈho alkohol·tu22nebo za p¯Ìtomnosti katalytickÈho mnoûstvÌ bazick˝ch Ëinidel (nap¯. isopropylalkohol·tu titaniËitÈho), vy- tv·¯ejÌcÌch s alkoholem nukleofilnÌ reagent. V tÏchto p¯Ìpa- dech je vhodnÈ oddestilov·nÌ nÌûevroucÌho alkoholu (R3OH) v pr˘bÏhu reakce23. Metoda vöak nenÌ vhodn· pro p¯Ìpravu arylkarbam·t˘ z alkylkarbam·t˘. Pro tyto p¯Ìpady se prov·dÌ transesterifikace za p¯Ìtomnosti POCl3, cit.24
Aminol˝zou karbam·t˘ vznikajÌ moËoviny. Reakce se prov·dÌ vÏtöinou ˙Ëinkem samotnÈho aminu. P¯Ìdavek siln˝ch b·zÌ jako je 4-dimethylaminopyridin vede k urychlenÌ amino- l˝zy, Ëasto jako d˘sledek zmÏny mechanismu25.
P¯i reakci amin˘ s 1-(terc. butoxykarbonyl)benztriazolem nedoch·zÌ k aminol˝ze, n˝brû k transaminaci, neboù 1-benz- triazolyl je lÈpe odstupujÌcÌ skupinou neû terc. butoxysku- pina26.
HydrolytickÈ reakce karbam·t˘ byly studov·ny v souvis- losti s v˝zkumem stability biologicky aktivnÌch karbam·t˘
v ûiv˝ch organismech. Karbam·ty ˙Ëinkem hydroxidov˝ch iont˘ hydrolyzujÌ na soli karbamov˝ch kyselin, kterÈ jsou stabilnÌ. Ve vodn˝ch roztocÌch pufr˘, nebo hydroxidu sodnÈho roste rychlost hydrol˝zy terc. karbam·t˘ ˙mÏrnÏ se vzr˘stem koncentrace hydroxidov˝ch iont˘, tj. i s hodnotami pH. Po- dobn˝ vzr˘st reakËnÌ rychlosti byl pozorov·n u prim·rnÌch a sekund·rnÌch karbam·t˘. PonÏvadû tyto karbam·ty jsou N- -kyselinami a vystupujÌ buÔ v kyselÈ formÏ nebo ve formÏ konjugovanÈ b·ze (jak bylo uvedeno v kapitole 3) je vzr˘st reakËnÌ rychlosti v oblastech Kaomezen v d˘sledku ˙bytku jednÈ z reaktivnÌch forem. V oblastech kde pH > pKaje reakËnÌ rychlost konstantnÌ a nez·visl· na pH. V p¯Ìpadech, kdy je reaktivnÌ formou nedisociovan˝ karbam·t (tj. podle mechanis- mu AñE, nebo cSN2) jeho koncentrace kles· s hodnotami pH.
SouËasnÏ vöak stejnou mÏrou roste koncentrace hydroxido- v˝ch iont˘ a pozorovan· reakËnÌ rychlost je za podmÌnek pseudomonomolekul·rnÌ reakce konstantnÌ:
v = kOH.ckarb.aOH= kpoz.ckarb
StejnÏ m˘ûe b˝t reakËnÌ rychlost konstantnÌ, reaguje-li karbam·t mechanismem E1cB. V prost¯edÌ o pH > pKa, kdy vöechen karbam·t se p¯emÏnil na konjugovanou b·zi, jejÌ rozklad nez·visÌ jiû na koncentraci hydroxidov˝ch iont˘. Ki- netick· z·vislost pozorovanÈ rychlostnÌ konstanty hydrol˝zy na pH prost¯edÌ m· stejn˝ charakter pro vöechny mechanismy a nem˘ûe sama rozliöit, jak˝m zp˘sobem hydrol˝za probÌh·:
190 200− °
C→
220°C→
−CO2→
Nuñ/−R O3 ñ
→
SchÈma 2
Nu R R N1 2 1
(R = H)1 OR3 Oδñ
R R NCO R1 2 2 3
R R N1 2 Nuδñ
kcS 2 kA-E
Ka, ñH+
ñ1
Nuδñ Oδñ NR R1 2
OR3 ñδ C
O C Nu
OR3
kA-Eñ1
kA-E2
kElcB1 C
Nu
N
R NCO R2 2 3 R NCO2
R R N1 2 Oδñ C Nu
OR3
δñ
ñR O3 k2
ñR O3
R R NCONu1 2 2
R Nu1
( )a
( )b
( )c
kpoz= AñE kpoz= . Ka. (Ka+ aH)-1 E1cB
kpoz= . (Ka+ aH)-1 cSN2
RozliöenÌ mezi mechanismy vöak dob¯e indikujÌ Hammet- tovy ρ, nebo Broenstedovyβkonstanty, jejichû velikost je
˙mÏrn· stupni rozötÏpenÌ vazby O-CO v aktivovanÈm komple- xu. UûiteËnÈ jsou i bilanËnÌ analytickÈ testy zachycenÌ isokya- n·tu, nebo hodnoty zmÏny aktivaËnÌ entropie20,21. V p¯Ìpa- dech, kdy karbam·t obsahuje vÌce ionizujÌcÌch center, jsou v˝razy pro v˝poËet rychlostnÌch a rovnov·ûn˝ch konstant sloûitÏjöÌ. V tÏchto p¯Ìpadech zmÏna koncentrace hydroxido- v˝ch iont˘ m˘ûe mÌt vliv nejenom na rychlost reakce, ale rovnÏû na zmÏnu mechanismu. Nap¯. fenyl-N-(2-hydroxyben- zyl)karbam·t p¯i pH < 12,5 cyklizuje na 3,4-dihydro-3H- -benzo-1,3-oxazin-2-on (cSN2). Tent˝û karbam·t p¯i pH vyö- öÌch neû 12,5 hydrolyzuje na s˘l kyseliny N-(2-hydroxyben- zyl)karbamovÈ (E1cB). V˝öe uveden˝ cyklick˝ karbam·t vznikajÌcÌ p¯i niûöÌch hodnot·ch pH hydrolyzuje v roztocÌch alkalick˝ch hydroxid˘ na s˘l kyseliny N-(2-hydroxybenzyl)- karbamovÈ (E1cB), cit.21(schÈma 3).
OkyselenÌm produkt˘ alkalickÈ hydrol˝zy vznikajÌ karba- movÈ kyseliny. VÏtöina tÏchto kyselin je nest·l· a dekarboxy- luje na aminy, resp. aminiovÈ soli27.
6. Cyklizace karbam·t˘
Reakce tohoto typu mohou probÌhat jak v prost¯edÌ b·zÌ, tak i ˙Ëinkem jin˝ch Ëinidel. Bazicky katalyzovanou cyklizaci zprost¯edkuje ionizovateln· skupina XH (XH b˝v· obvykle hydroxyl nebo aminoskupina28), kter· je spojena s dusÌkov˝m atomem karbam·t˘ prost¯ednictvÌm ¯etÏzce, nebo cyklu Z:
R1NCO2R2 R2NóCO
| | |
Z ó XH Z ó X
Cyklizace m˘ûe probÏhnout i bez p¯Ìtomnosti ionizujÌcÌ skupiny jako d˘sledek vzniku C-karbaniontu v sousedstvÌ dusÌku, nebo kyslÌku29(schÈma 4).
N-alkyl-N-fenylkarbam·ty podlÈhajÌ za p¯Ìtomnosti oxidu fosforeËnÈho a oxychloridu fosforeËnÈho BischlerovÏ-Napie- ralskiho cyklizaci za vzniku N-alkyl-3,4-dihydroisochinolo- n˘29(schÈma 5).
7. Reakce probÌhajÌcÌ na dusÌku
Substituce jednoho nebo obou vodÌk˘ na dusÌku karbam·- t˘ elektrofilem, resp. adice aminoskupiny na reaktivnÌ substr·- ty a p¯ÌpadnÈ n·slednÈ reakce ukazujÌ p¯Ìklady publikovanÈ v p¯edchozÌm desetiletÌ (schÈma 6).
a) ⁄Ëinkem karboniov˝ch iont˘ vytv·¯en˝ch buÔ z roztok˘
miner·lnÌ kyseliny a alkoholu nebo alken˘ doch·zÌ k sub- stituci vodÌku na dusÌku31. KonjugovanÈ dieny za podob- n˝ch podmÌnek poskytujÌ dikarbam·ty32.
P¯Ìklad regioselektivnÌ nukleofilnÌ alkylace benzyl-N-(3- -fluorfenyl)karbam·tu uvedli ned·vno Braj a Baskaran33:
b) Anhydridy nebo acylchloridy reagujÌ s prim. nebo sek.
karbam·ty za vzniku N-acylkarbam·t˘ v prost¯edÌ apro- tick˝ch rozpouötÏdel34. P¯i acylaci prim. alkylkarbam·t˘
oxalylchloridem vznikajÌ alkyl isokyan·toformi·ty35. Ethyl-N-trifluoracetylkarbam·t, p¯ipraven˝ reakcÌ ethyl- karbam·tu s trifluoracetanhydridem byl n·slednÏ zah¯Ìv·n s chloridem fosforeËn˝m za vzniku 1,1-dichlor-2,2,2-tri- fluorethylisokyan·tu36.
c) Reakce alifatick˝ch N-arylkarbam·t˘ s dichlorkarbenem vede ke vzniku alifatick˝ch N-aryl-N-dichlormethylkar- bam·t˘, kterÈ n·slednou hydrol˝zou poskytnou N-aryl-N- -formylkarbam·ty37.
d) AlifatickÈ a aromatickÈ aldehydy, nebo jejich hydr·ty reagujÌ s alkylkarbam·ty v prost¯edÌ miner·lnÌch kyselin na dialkyl alkylidendikarbam·ty38. P¯i reakci ethyl-N-fe- nylkarbam·tu s 37 % roztokem formaldehydu vöak vznik·
diethyl-4,4¥-methylen-bis(methyl-N-fenylkarbam·t) (55 %) vedle 2,4¥-izomeru39:
2 PhNHCO2Me (MeO2CNHC6H4)2CH2
k1 k2 K k1 k2 K a
1
2
AñE AñE
H O Añ E AñE
a H
. . .
d
− +i b
. +g
−k2ElcB
kc S 2N .KH O2
b·ze / ñ R OH2
→
FC H NHCb NaH DMSO
6 4 2
/ →
CH O H2 / +
→ SchÈma 3
12,5< pH
OH O Oñ
CO Ph2
H O2 NH
O Oñ
COñ
COñ H O2 H O2
12,5< pH 12,5< pH
2 2
SchÈma 4 X = Cl, Br; R = H, Me, Ph; n = 1, 2
SchÈma 5
Boc
N R
BuLi CH )nX2
Boc
N R
CH )n2
POCl3 OMe R
X
O
R = Me, Et; X = Cl, F, OMe, Me O NR
N
P O2 5 X
TsO
O
Cbz
O FC H N6 4
e) ⁄Ëinkem nitrosylchloridu v pyridinu se aryl, nebo alkyl- karbam·ty nitrosujÌ tÈmϯ kvantitativnÏ40jiû p¯i teplotÏ ñ20 ∞C.
f) Alkyl N-nitrokarbam·ty vznikajÌ p˘sobenÌm nitraËnÌ smÏ- si na alkylkarbam·ty p¯i ñ45 ∞C v acetonitrilu. DalöÌ nitra- ce na dusÌku bylo dosaûeno n·slednou reakcÌ s nitronium tetrafluorobor·tem41.
g) Fluorace na dusÌku nast·v· ˙Ëinkem cesium fluoroxysul- f·tu42. Konverze je vöak nÌzk·.
h) N-alkyl-N-chlorkarbam·ty vznikajÌ reakcÌ terc. butylhy- pochloridu v methanolu. N·slednou reakcÌ s trialkylbora- nem a alkalickou hydrol˝zou vznikajÌ terc. karbam·ty43. i) Methyl N-fenylkarbam·t se chlorsulfonuje ˙Ëinkem kyse-
liny chlorsulfonovÈ v p¯Ìtomnosti thionylchloridu a di-
methylformamidu na N-methoxykarbonylsulfanylchlo- rid44.
j) Estery kyseliny 4-arylsulfoallofanovÈ jsou produkty re- akce prim·rnÌch karbam·t˘ s arylsulfonylisokyanatem45. 8. SyntetickÈ vyuûitÌ karbam·t˘
8 . 1 . K a r b a m · t y j a k o c h r · n Ì c Ì s k u p i n y V porovn·nÌ s aminy jsou karbam·ty mnohem mÈnÏ reak- tivnÌ v˘Ëi mnoh˝m Ëinidl˘m. PonÏvadû karbam·ty mohou b˝t snadno p¯ipraveny z prim·rnÌch a sekund·rnÌch amin˘ a na- opak je snadnÈ je p¯evÈst zpÏt na aminy, jsou vyuûÌv·ny jako SchÈma 6
( )f ( )e
( )g RR NCO R1 2 2
F(R )NCO R1 2 2
( )j ( )h
ArSO NHCONHCO R2 2 2
( )a
( )i RCH(NHCO R )2 22
( )b RCCl NCO2
Cl CH(R )NCO R2 1 2 2
R NHCO R1 2 2
( )c ( )d RCO(R )NCO R1 2 2
ON(R )NCO R1 2 2 O NNHCO R2 2
2
Cl(R )NCO R1 2 2
ClO S(R )NCO R2 1 2 2
OCH(R )NCO R1 2 2
(O N) CO R2 2 2 2
RR NCO R1 2 2 ClSO H/SOCl3 2
ArSO NCO;2 t-BuOCl
(R = H)1 Cs (OSO OF)+ 2 ñ
(R = H)1 HNO /H SO ,3 2 4
(R = H)1
(R = H)1 RCOX
RCH = O/H ,+ (R = H)1 CCl2
NOCl/pyridin ROH/H+
PCl5
H O/ñ2Cl2 ñ
NO BF2 4
1. BR3
2. NaOH
SchÈma 7
O R2 R1
N
R3 O
N
R1 NH
2. H O/H2 +
R1
R3 1. KOH/BuOH
O O
CR OH42
N 2
R2
CR OH4 N
NH
R3
CR OH42
HO 3. PPTS/BuOH R2
CO Me2
1. LiAlH4 2. H O2
1. R MgBr4 2. H O2
CH3 CO Me2 CO Me2
CO Me2 CO Me2
ClCO Me2
CO Me2
HO HO
PPTS
R R CH = CHOR1 2 3
O O
I II III
V IV VI
chr·nÌcÌ skupiny. Chr·nÏnÌ aminoskupin b˝v· vyuûÌv·no ze- jmÈna p¯i syntÈze peptid˘ a protein˘46. Ve schÈmatu 7 uv·- dÌme p¯Ìklad syntÈzy 2-pyrrolidinmethanol˘ s vyuûitÌm kar- bam·t˘ jako chr·nÌcÌch skupin47.
Methylester 4-hydroxyprolinu (I) reaguje s methylchlor- formi·tem za p¯Ìtomnosti uhliËitanu sodnÈho na dimethyl- -4-hydroxypyrrolidin-1,2-dikarboxyl·t (II). N·slednou kopu- lacÌ s enoletherem za katal˝zy pyridinium-p-toluensulfon·tu vznik· acetal (III). AdicÌ Grignardova Ëinidla na karboxyme- thylovou skupinu v poloze 2 vznik· karbam·t (IV). Jeho zah¯Ìv·nÌm s roztokem hydroxidu a n·sledujÌcÌm okyselenÌ doch·zÌ k deprotekci karbam·tu na substituovan˝ pyrrolidy- nylmethanol (V). Acetal (IV) byl rovnÏû redukov·n pomocÌ tetrahydridohlinitanu lithnÈho a n·slednÏ podroben deprotekci pomocÌ kyseliny trifluoroctovÈ na 1,1-dialkyl-1-(1-methyl-4- -hydroxypyrrolidyn-2-yl)methanol (VI). Jako chr·nÌcÌ sku- piny jsou vyuûÌv·ny zejmÈna terc. butylkarbam·ty (>NBoc), jejichû deprotekce na aminy se prov·dÌ pomocÌ chloridu hli- nitÈho za mikrovlnÈho oza¯ov·nÌ, trimethylcÌnhydroxidem, kyselinou trifluoroctovou nebo pomocÌ (NH4)2Ce(NO3)6/ MeCN, cit.48Allylkarbam·ty (>NAlloc) se ötÏpÌ pomocÌ Pd/
Et2NH, cit.49, 9-fluorenylkarbam·ty se ötÏpÌ pomocÌ Pd(PPh3)4/ morfolin, cit.50a benzylkarbam·ty (>NCbz) hydrogenacÌ na palladiu51.
8 . 2 N - d e m e t h y l a c e
m e t h y l d i a l k y l a m i n ˘ p ¯ e s s t a d i u m k a r b a m · t ˘
Zp˘sob methylaËnÌho ötÏpenÌ terci·rnÌch amin˘ pomocÌ Hofmanna, nebo von Brauna byl rozö̯en o reakci alkylchlor- formi·t˘ s methyldialkylaminy, jejÌmû produktem jsou alkyl- -N,N-dialkylkarbam·ty. V˝hodn˝mi deprotekËnÌmi prost¯ed- ky pro p¯evedenÌ karbam·tu na sek. amin je hydridotrisisopro- pylbor·t (tzv.L-selektrid), nebo methyllithium52(schÈma 8):
9. Z·vÏr
DifunkËnÌ charakter karbam·t˘ p¯edurËuje nejenom re- akce podobnÈ tÏm, kterÈ probÌhajÌ u amid˘ nebo ester˘ karbo- xylov˝ch kyselin, ale dalöÌ specifickÈ chemickÈ vlastnosti.
Karbam·ty jsou navÌc vhodn˝mi chr·nÌcÌmi skupinami p¯i syntÈze amin˘ a peptid˘. »l·nek uv·dÌ v samostatn˝ch kapito- l·ch nejd˘leûitÏjöÌ strukturnÌ charakteristiky karbam·t˘, jejich ionizaci a termol˝zu. SouËasnÏ jsou uk·z·ny p¯Ìklady typic- k˝ch nukleofilnÌch a elektrofilnÌch reakcÌ a syntetickÈho vy- uûitÌ karbam·t˘ publikovan˝ch vesmÏs v obdobÌ poslednÌch deseti let.
Tato pr·ce byla vypracov·na za podpory GrantovÈ agen- tury »eskÈ republiky, grant Ë. 203/97/0545.
LITERATURA
1. Sahoo A., Sethunathan N., Sahoo P. K.: J. Environ. Sci.
Health B33, 369 (1998).
2. Liebig J., Wohler E.: Justus Liebigs Ann. Chem. 58, 260 (1845).
3. Rempfler H., Muhlenbach M., Lutz W. Luthy Ch.: WO 9847864 (1997); Chem. Abstr. 129, 316046 (1998).
4. Mikolaczyk W., Wawro D., Strusczyk H.: Fibres Text.
East. Eur. 6, 53 (1998); Chem. Abstr. 130, 4757 (1999).
5. (a) Lawrence M., Klein D. L., Nemoto P.: Bioorg. Med.
Chem. Lett. 7, 157, (1997). (b) PatoËka J., Cabal J., Pav- lov· V., »egan A., Mindl J.: Homeostasis 39, 112, (1999).
6. Honda T., Yuno T., Ito Y., Manabe S.: JP 07165726 (1995); Chem. Abstr. 124, 8806 (1996).
7. Gordon E. M., Barish J. C., Bisacchi G. S.: US 5559256 (1996); Chem. Abstr. 125, 329473, (1996).
8. Adams P., Baron F.: Chem. Rev. 65, 567 (1965).
9. Furer V. L.: J. Mol. Struct. 266, 303 (1992).
10. Sun H.: Macromolecules 26, 5924 (1993).
11. Moraczewski A. L., Banaszynski L. A., From A. M., White C. E., Smith B. D.: J. Org. Chem. 63, 7258 (1998).
12. Maran F., Celadon D., Severin M. G., Vianello E.: J. Am.
Chem. Soc. 113, 9320 (1991).
13. Mindl J., Balcarek P., äilar L., VeËe¯a M.: Collect. Czech.
Chem. Commun. 45, 3130 (1980).
14. Mindl J., Sultzer J., VeËe¯a M.: Collect. Czech. Chem.
Commun. 46, 1970 (1981).
15. Metayer M.: Bull. Soc. Chim. Fr. 1951, 802.
16. John K. F.: WO 8705600 (1987); Chem. Abstr. 108, 1669702 (1987).
17. (a) Yakota M., Ueda T.: JP 0426665 (1992), Chem. Abstr.
117, 7530 (1992). (b) Smith R. C., Hunns J. CH. B.: WO 9856758 (1998); Chem. Abstr. 130, 38790 (1999).
18. Blades A. T.: Can. J. Chem. 32, 366 (1954).
19. Zindel J., Maintra S., Lightner D. A.: Synthesis 1996, 12.
20. (a) Hladk· J., Mindl J., VeËe¯a M.: Collect. Czech. Chem.
Commun. 42, 3316 (1977). (b) Mindl J., Radonsk˝ F., Klicnar J., VeËe¯a M.: Collect. Czech. Chem. Commun.
44, 2401 (1979). (c) Mindl J., ätÏrba V.: Collect. Czech.
Chem. Commun. 48, 900 (1983).
21. Mindl J., »egan A.: Sci. Pub. Univ. Pardubice Ser. A 5, 129 (1999).
22. Koûen˝ V., Mindl J., ätÏrba V.: Chem. Papers 51, 29 (1997).
23. Shapiro G., Marzi M.: J. Org. Chem. 62, 7096 (1997).
24. Deshpande S. R., Likhite A. P., Rajappa S.: Tetrahedron 50, 10367 (1994).
25. Knolker H. J., Braxmeier T., Schlechtinger G.: Angew.
Chem. 107, 2746 (1995).
26. Katritzky A. R., Fali C. N., Li J., Ager D. J., Prakash I.:
Synth. Commun. 27, 1623 (1997).
27. Wentworth P., jr., Datta A., Smith S., Marshall A., Pat- ridge L. J., Blackburn G. M.: J. Am. Chem. Soc. 119, 2315 (1997).
28. (a) Maleski R. L., Osborne C. E., Sharon M.: J. Hetero- cycl. Chem. 28, 1937 (1991). (b) Shing S. K., Sharma S., Bhaduri A. P., Gupta S.: Bioorg. Med. Chem. Lett. 7, 675 (1997).
SchÈma 8 R R NMe1 2
BrCN/ñMeBr
R R NH1 2
L-selektrid/THF
R R NñCN1 2 42 %
ClCO Me/
K CO /CHCl
2 2 3 3
R R NCO Me1 2 2
L-selektrid/
THF 92 %
29. (a) Serino C., Stehle N., Park Y. S.:, Florio S., Beak P.:J.
Org. Chem. 64, 1160 (1999). (b) Tomoka K., Komine T., Sasaki T., Shimizu T., Nakay T.: Tetrahedron Lett. 39, 9715 (1998).
30. Wang X., Tan J., Grozinger K.: Tetrahedron Lett. 39, 6609 (1998).
31. DíSouza A. A., Motevall M., Robinson A. J., Wyatt P.
B.: J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1995, 1.
32. Ragini F., Cango T., Cenini S.: J. Mol. Catal. A. Chem.
110, 1171 (1996).
33. Braj B. L., Baskaran S., Reddy B. Y., Rao K. S.: Tetra- hedron Lett. 39, 6555 (1998).
34. Eiji U. S.: EP 465162 (1992); Chem. Abstr. 116, 151162 (1992).
35. LeGoff P., Dewilde D., Tsuboniwa N., Urano S.: EP 5851165 (1994); Chem. Abstr. 121, 8307 (1994).
36. Boiko V. I., Gertsuk M. N., Samara L. I.: Zh. Org. Khim.
24, 451 (1988).
37. Velikorodov A. V., Maksimova T. N., Motschalin V. B.:
Izv. Vysh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim-Tekhnol. 35, 133 (1992).
38. Balon Y., Smirnov V. A.: Zh. Org. Khim. 25, 2507 (1989).
39. Oh J. S., Kim E. J.: EP 520377 (1992); Chem. Abstr. 118, 212699 (1993).
40. Martinez J., Oiry J., Imbach J. L., Witernitz F.: J. Med.
Chem. 25, 179 (1982).
41. Lukyanov O. A., Kozlova N. D., Shitov O. P., Konnova Y. V., Kalinina I. V., Tarmakovskii V. A.: Izv. Akad.
Nauk, Ser. Khim. 1996, 908.
42. Gakh A. A., Romaniko S. V., Failberg A. A., Nikishin K.
G.: Izv. Akad. Nauk Ser. Khim. 8, 1936 (1991).
43. Wachter-Jurocsak N., Sculty F. E.: Tetrahedron Lett. 37, 5264 (1990).
44. Lavrova O. V., Shiryaev A. K.: SU 1684278 (1991);
Chem. Abstr. 116, 214163 (1992).
45. Besenyei G., Nemeth S., Simandi L., Belak M.: DE 3919747 (1989); Chem. Abstr. 113, 5968 (1990).
46. Lloyd-Williams P., Alberico F., Giralt E.: Chemical Ap- proaches to Synthesis of Peptides and Proteins. CRC Press, Bocca Raton 1997.
47. Guancheng L., Ellman J. A.: J. Org. Chem. 60, 7712 (1995).
48. (a) Bose D. S., Lakshminarayana V.: Tetrahedron Lett.
39, 5931 (1998). (b) Furl·n R. I. L., Mata E. G., Masca- retti O. A.: J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 1998, 355. (c ) Hwu J. R.,, Jain M. L., Tsay S., Hakimelahi G. H.:
Tetrahedron Lett. 37, 2035 (1996).
49. Lemaire-Audoire S., SavignacM., Blart E., Bernard J.
M., Genet J. P.: Tetrahedron Lett. 38, 2955 (1997).
50. Kates S. A., Daniels S. B., Alberico F.: Anal. Biochem.
212, 303 (1993).
51. Nyasse B., Grehn L., Ragarsson U.: Chem. Commun.
1997, 1017.
52. Coop A., Janetka J. W., Lewis J. W., Rice K. C.: J. Org.
Chem. 63, 4392 (1998).
J. Mindl (Department of Organic Chemistry, University of Pardubice, Pardubice): Structure and Reactivity of Car- bamates
The bifunctional character of carbamates not only pre- determines the reactions occurring with amides or esters of carboxylic acids, but also their specific chemical properties.
Carbamates are suitable protecting groups in the synthesis of amines and peptides. The review gives the most important structure characteristics of carbamates, their ionization and thermolysis. Examples of typical nucleophilic and electro- philic reactions of carbamates as well as their use in organic synthesis are given, both published in the last decade.
