反应条件优化
直链胺反应(标准条件 I):胺(0.2 mmol)、DPPH(3.0 当量)、K₃PO₄(3.0 当量)、2-MeTHF(2.0 mL),室温、氩气氛围下白光 LED(50 W)照射 12 h,模型底物 1a 转化为产物 1b,收率 54%。该反应对空气和热敏感(空气氛围收率 36%,50℃收率 41%),且严格依赖光照,无光时收率 < 1%,DPPH 是唯一高效的羟胺试剂。
环胺反应(标准条件 II):在标准条件 I 基础上,加入 H₂O(1.0 mL)、改用 K₂CO₃(3.0 当量),50℃反应,适配环状底物的氮原子删除。
底物适用性
线性胺:成功构建 1°-1°(2b)、1°-2°(3b-6b)、1°-3°(7b、8b)、2°-2°(9b-12b)、2°-3°(13b、14b)等多种 C (sp³)-C (sp³) 键,涵盖线性 – 线性、环 – 线性、环 – 环等框架,仅位阻较大的 3°-3° 偶联未成功。
合成策略:结合传统 C-N 键形成反应(N – 烷基化、还原胺化等),实现了烷基溴(15a₁)、酮(16a₁)、丙烯酰胺(17a₁)等多种烷基亲电试剂与伯胺的交叉偶联,得到 15b-20b 系列产物。
生物活性胺衍生物:雌酮、多巴胺衍生胺转化为烷基化产物 21b、22b;氨氯地平、阿格列汀经氮原子删除得到脱氨基烷基化产物 23b、24b(24b 收率 49%);含 14 个不同氮原子的利拉利汀衍生物 25a 可实现选择性氮删除,展现出优异的化学选择性。反应对氰基、磺酰基、酰胺、酯、卤化物、未保护酚、杂芳烃及氧化敏感的二氢吡啶母核等官能团均有良好耐受性。
环状胺:适配 4-元环(35b)、5-6 元环(26b-34b、36b-38b)等不同环尺寸,涵盖碳环、环胺、环砜、环酮、内酯、内酰胺、环醚等多种骨架;多奈哌齐(35a)、地氯雷他定(36a)、色胺(37a)、拉帕替尼(38a)等生物活性化合物衍生物均能高效反应。
螺环与桥环化合物:N-螺杂环(39a-43a)转化为合成价值高的螺环核心 39b-43b(如 39b 收率 51%),这些螺环片段广泛存在于生物活性分子中;2 – 氮杂双环 [2.1.1] 己烷(44a)等桥环化合物可转化为双环 [1.1.1] 戊烷(44b)等宝贵的 3D 骨架,收率良好。

生物活性分子的编辑
药物分子修饰:线性药物芬普雷司(47a)、芬氟拉明(48a),环状生物活性化合物利他林酸(49a)、阿达格拉西布中间体(50a)、肾素抑制剂 – 1(51a)均能高效完成氮原子删除,得到相应类似物 47b-51b,其中 50b 可实现克级规模合成且无收率损失。
非天然肽修饰:含(S)-哌嗪-2 羧酸片段的非天然肽 52a、53a,经氮原子删除后转化为含脯氨酸残基的三肽 52b 和四肽 53b。
药物合成:开发了阿尔茨海默病治疗药物多奈哌齐的简洁合成路线,通过缺电子烯烃 54a₁与伯胺 54a₂的氮杂迈克尔加成(乙醇,60℃,12 h),再经 DPPH 介导的氮原子删除(两步一锅法),得到氮删除产物(收率 47%),后续经 Boc 脱保护和苄基化反应获得目标药物。
反应机理
关键中间体:胺与 DPPH 在碱性条件下形成 1,1 – 二烷基三氮鎓盐(如 1c,CDCl₃/H₂O 体系中 NMR 收率 99%),该中间体进一步重排为单线态异二氮烯(A)。
光照作用:无光时,异二氮烯(A) 二聚为四氮化合物或重排为腙(如 1d、1e、39e,39e 收率 66%);可见光照射下,A 被激发为激发态单线态异二氮烯(A*),避免了上述副反应。
波长依赖实验:表明 525 nm 照射时反应活性最高。
自由基捕获实验:(2,2,6,6 – 四甲基 – 1 – 哌啶氧基为捕获剂)证实了烷基自由基和烷基二氮烯自由基的存在。
反应路径:一、 DPPH 在碱性条件下形成 1,1 – 二烷基三氮鎓盐,该中间体进一步重排为单线态异二氮烯(A)。二、无光时,异二氮烯(A) 二聚为四氮化合物或重排为腙(如 1d、1e、39e,39e 收率 66%);可见光照射下,A 被激发为激发态单线态异二氮烯(A*)。三、A * 裂解生成烷基二氮烯自由基(B)和烷基自由基(C),B 进一步释放 N₂生成烷基自由基(D),最终 C 与 D 偶联形成 N-删除产物。