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Angewandte:自由基接力Heck反应实现脂肪醇类化合物远端选择性烯基化

今天给大家推荐Vladimir Gevorgyan课题组发表在Angewandte上的一篇文章(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1794-1798. DOI: 10.1002/ange.201812398),该文章通过自由基接力Heck反应实现脂肪醇类化合物远端选择性烯基化。

非活性碳氢键烯基化是有机合成中非常常用的策略,现有常用的碳氢烯基化方法一般是在过渡金属催化下的sp2碳氢烯基化,而远端非活性sp3碳氢烯基化的实现则显得尤为具有挑战性。

实现远端非活性sp3碳氢烯基化有一个比较常用的方法是使用含有杂原子的导向基团,而该策略有时却会得到其他副产物,并且这一类导向基团通常难以自由与底物结合并离去,故也不是一种完美的烯基化策略。

Heck反应同样也是一种非常常用的烯基化方法(图 1a),一般由芳基、烯基卤代烃在钯催化下与烯烃反应实现,但是该策略存在两个非常关键的问题:

1. 烷基卤代烃一般难以发生Heck反应,原因是其难以氧化加成并且即使氧化加成之后也会发生β-H消除而不是插入,并不能得到目标Heck反应产物;

2. 底物必须存在卤原子。那么是否存在一种策略,能实现不包含卤原子的脂肪烃的Heck反应呢?

若该策略能够实现,那么脂肪烃的远端sp3碳氢键烯基化不就可以实现了吗?

图1(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1794-1798)

那么这就是本文将要介绍的内容,来自Vladimir Gevorgyan课题组。

本文介绍的是一种自由基接力Heck反应(图1b),其成功实现了脂肪醇类化合物远端选择性烯基化,没有传统Heck反应必须存在卤原子的底物结构限制以及sp2碳氢键的限制,并且其中非常重要的一个亮点是硅结构导向基团的存在,其可自由地选择性与指定位点结合并在反应结束后自由离去,极大增强了该反应的实用价值,而反应过程中存在的混合Pd/自由基物种也为今后Heck反应的发展提供了新思路,其过程是在指定碳氢键活化位点原位形成一个碳卤键或一个混合Pd/自由基物种中间体,这两个中间体之间存在可逆平衡,该中间体再发生后续反应得到目标产物。

故作者设计并尝试了脂肪醇类化合物在硅导向基团参与下与缺电子烯烃之间的反应,在可见光及室温以及传统Heck反应条件下,成功得到了相应的目标产物,并通过配体的调控成功抑制了副产物6(图1c、d),接着通过底物拓展证明了该反应出色的底物适用性(图2)。

图2(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1794-1798

之后,作者使用产物5e和5a进行产物的转化,发现烯烃的一系列特征反应均适用于这一类产物(图 3)。

图3(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1794-1798

设想的反应机理如下(图4):零价钯受可见光激发进入激发态后与1经SET生成中间体11,之后经1,n-HAT得到3和2,二者存在可逆平衡。再与4结合生成自由基中间体12,最后发生β-H消除得到最终产物。

图4(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1794-1798

随后作者对以上反应机理进行了探究,首先在反应进行中发现了中间体2的存在,并发现随着反应的进行,2逐渐减少而5逐渐增加(见图5),之后作者通过自由基捕获实验证明了反应过程中自由基的存在,并由底物1aq在不加碱的条件下直接制备得到中间体2证明了该中间体的存在,且在最优条件下使用制备得到的底物2得到了目标产物,由此作为以上反应机理的作证。

图5(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1794-1798

结语:Vladimir Gevorgyan课题组发展了一种自由基接力Heck反应,成功实现了脂肪醇类化合物远端选择性烯基化,突破了传统Heck反应的限制。通过硅结构导向基团的存在,可自由地选择性与指定位点结合并在反应结束后自由离去,极大增强了该反应的实用价值。在机理探究方面,在反应进行中发现了关键中间体的存在,并通过自由基捕获实验证明了反应过程中自由基的存在,为推测的反应机理作证。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201812398

                https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201812398


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