对硝基苄溴
保护基试剂（三）
01
基本信息
【英文名称】 1-Bromomethyl-4-nitrobenzene
【分子式】 C7H6BrNO2
【分子量】 216.03
【CAS 登录号】 [100-11-8]
【缩写和别名】 PNB-Br，对硝基溴化苄，4-硝基苄溴
【结构式】
【物理性质】 无色或淡黄色针状晶体，mp 98~99℃
【制备和商品】 该试剂由对硝基甲苯经过溴化制得[1]。在国内外试剂公司均有销售。该试剂可通过在乙醇中重结晶来纯化。
【注意事项】 该试剂有中级毒性，对小鼠的静脉注射毒性 LD50 = 56 mg/m3。
02
各类反应
对硝基苄溴 (PNB-Br) 是应用很广泛的一种烷基化试剂，它可以与很多亲核试剂 (如醇[2]、酚[3]、羧酸[4]等) 发生反应，转化成相应的对硝基苄醚或酯。这些衍生物通常具有很好的结晶性质。
对醇羟基的保护
对醇羟基的保护是该试剂目前应用最多的方面。该试剂不适合在强碱(如 NaOH、NaH 等) 并结合极性溶剂 (如DMF、THF 等) 的条件下使用。因为在这样的条件下，对硝基苄溴会快速地分解。但值得一提的是，也有个别文献报道了在这种不利的条件下，使用对硝基苄溴成功地在醇羟基上引入了对硝基苄基 (式 1 和式 2)[5, 6]。
对硝基苄溴与醇在氧化银的存在下，于二氯甲烷、环己烷、甲苯和苯等非极性溶剂中混合，可以实现醇羟基的对硝基苄基化 (式 3)[2]。使用三氟甲磺酸银和 2,4,6-三甲基吡啶代替氧化银进行该反应，也可以得到良好的产率[7]。如果使用 DMF 和 THF 等极性溶剂，当体系中存在 Ag2O 时，对硝基苄溴也会很快发生分解。使用硫酸亚铁作为催化剂，也可以在醇羟基上引入对硝基苄基 (式 4)[8]。
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。
脱去对硝基苄基最常用的方法是催化氢解[2]。使用钯黑作为催化剂，在一系列氢源下(H2、HCO2NH4、HCO2H、1,4-环己二烯等)，可以将对硝基苄基选择性氢化还原为对氨基苄基。然后将氨基乙酰化，接着在氧化剂 DDQ 的作用下释放出羟基。此外，对氨基苄基保护基也可以通过氧化电解的方式脱除 (式 5)[2,9a]
使用 In/NH4Cl 也可以将对硝基苄基去保护释放出羟基 (式 6)[9b]。此外，在其它羟基保护基 (如烯丙基、对甲氧基苄基等) 的存在下，将对硝基苄基转化成对氨基苄基后，可以选择性地脱去对氨基苄基或者乙酰基保护的对氨基苄基，从而保留其它羟基保护基 (式7)[9a]。
对羧酸的保护
将羧酸钠盐与对硝基苄溴混合回流可以得到相应羧酸的对硝基苄酯(式8)[10]。 也可以使用碳酸铯作为碱，将羧酸和对硝基苄溴在乙腈中回流，得到羧酸的对硝基苄酯[11]。
对硝基苄酯在酸性条件下比其它苄酯稳定，因此常被用于天冬氨酸及谷氨酸的侧链保护[12,13]。在温和条件下，可以通过催化氢解去除对硝基苄基[14,15] 。使用 TBAF[16] 、SeO2/HOAc[17]、In/NH4Cl (式 9)[18]或 LiI (式10)[19]等条件均能很好地达到该目的。在苄基的存在下，TBAF 提供了一个简便快速的选择性去除对硝基苄酯基的方法 (式 11)[20]。在用环己二烯提供氢源的条件下，使用 Pd/C 作为催化剂也可以完成对硝基苄酯的脱保护 (式12)[21]。
参 考 文 献
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[鲍海林，清华大学化学系；WXY]
