Name Rxn | Paal-Knorr合成 / 四六文摘

定义

1,4-二酮经强无机酸处理后脱水形成取代呋喃，被称为Paal-Knorr呋喃合成；

1,4-二羰基化合物与氨或伯胺缩合制备取代吡咯被称为Paal-Knorr吡咯合成；

上述两种制备方法，共同称为Paal-Knorr合成反应

通式

Paal-Knorr呋喃合成：

Paal-Knorr吡咯合成：

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溯源与发展

1884年，C. Paal和L. Knorr几乎同时报道了1,4-二酮经强无机酸处理后脱水形成取代呋喃。同年，他们还报道了在冰醋酸中用浓氨水或醋酸铵处理1,4-二酮可以得到很好的2,5-二取代吡咯。

作者简介

著名有机化学家 Paal (1860-1935) 是德国籍奥地利人。他自慕尼黑 (Munich)大学和海德堡 (Heidelberg) 大学毕业后，于 1884 年进入埃尔兰根 (Erlangen)大学攻读博士学位，师从著名有机化学家、诺贝尔化学奖获得者 Emil Fischer。他于 1912 年开始在莱比锡 (Leipzig) 大学任教至 1929 年退休。

著名有机化学家Knorr (1859-1921) 是德国人。他和 Paal 一样，先后毕业于慕尼黑大学和海德堡大学，于 1882 年师从 Emil Fischer 在埃尔兰根大学攻读博士学位。之后，他又作为 Emil Fischer 的亲密同事并跟随 Emil Fischer 到了维尔茨堡 (Würzburg) 大学。他于 1888 年成为耶拿 (Jena) 大学化学教授并一直在该校任教直至去世。他主要的研究内容是药物和药剂化学，合成了安替比林和氨基比林的活性成分并将其推向市场。他还在合成毗瞠 (1883 年)、毗咯(1884 年)和喳琳 (1886 年)等方面做出了突出贡献。 1997 年，他的母校埃尔兰根大学以他的名字设立了 Ludwig-Knorr 奖。

一般特征

Paal-Knorr呋喃合成：

1)几乎任何1,4-二羰基化合物(主要是醛和酮)或其替代物9-12都是合适的底物;

2)脱水受到强无机酸如盐酸或硫酸的影响，但常可用刘易斯酸和脱水剂(如五氧化二磷、乙酸酐等);

3)产量通常适中至良好。

该反应的两个主要缺点是获得1,4-二羰基底物相对困难，以及许多官能团对酸性条件的敏感性。

Paal-Knorr吡咯合成：

1)几乎任何1,4-二羰基化合物(主要是1,4-二酮)或其替代物都是反应的良好底物;

2) 1,4-二醛或酮醛的使用较少，主要是由于其相对不稳定，且缺乏通用的制备方法;

3)胺组分的结构变化广泛，可以使用氨、脂肪族伯胺、富电子和贫电子的芳香胺、杂环胺(如氨基吡啶、氨基噻唑等);

4) α，ω-二胺通过其氮原子链结二吡咯衍生物;

5)氨可以以浓水溶液、醇溶剂中的醋酸铵或高温DMF中的碳酸铵的形式引入;

6)反应介质的酸度低于pH 5.5时，碱性较强的烷基胺不发生反应，而芳香胺只有在pH<8.2时才发生环化反应，在pH 4.5 ~ 5.5时环化率最高;

7)除质子酸外，某些路易斯酸如Ti(Oi-Pr)4和层状磷酸锆也能催化该反应;

8)溶剂的选择取决于所使用的胺的类型，它可以从极性质子溶剂到偶极性非质子溶剂一直到非极性溶剂;

9)收益率范围从好的到优秀，偶尔可以接近定量。

机理

Paal-Knorr呋喃合成：

Paal-Knorr吡咯合成：

实例

1) DOI: 10.1021/jacs.6b09634

2) DOI: 10.1021/acs.joc.7b01851

3)DOI: 10.1021/ol049044t

4) DOI: 10.1021/ol0362820

5) DOI: 10.1021/acs.orglett.5b00442

6) DOI: 10.1021/acs.joc.9b01925

7) DOI: 10.1021/op300099x

8) DOI: 10.1021/ja109165f

9）

10）

评述

Paal-Knorr合成，可以方便地从1,4-二羰基化合物制备各种呋喃、吡咯化合物，具有广泛地应用价值；近年来，人们还开发了该反应地不对称合成应用

参考

1. a)László Kürti, Barbara Czakó. StrategicApplications of Named Reactions in Organic Synthesis. b)Jie Jack Li. Name Reactions: A Collection ofDetailed Mechanisms and Synthetic Applications. c) 黄培强.有机人名反应、试剂与规则. d) 胡跃飞, 林国强. 现代有机反应

2. https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/ugi-reaction.shtm

3. a) https://pubs.acs.org/ b) https://onlinelibrary.wiley.com/

c) https://www.sciencedirect.com/ d) https://www.rsc.org/

e) https://www.thieme-connect.com/ f) http://www.sciencemag.org/

g) https://www.nature.com/natcatal/

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