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Angew. Chem. :OAIDN——一类新型绿色高效的非环状高碘硝酸酯化试剂

硝酸酯类化合物,不仅作为一氧化氮的供体,常用于心血管药物,还可以用于改善已有药物(增强药效、降低毒副作用),在医药、含能材料、有机合成砌块等领域上有着广泛的应用。目前虽然已有一些硝酸酯化反应被开发出来(图1),但仍有很多局限和不足,主要在于:1)不可避免使用混酸体系或者金属试剂;2)反应选择性差、底物范围窄;3)可利用的硝酸酯化试剂少,底物需要预活化,步骤经济性、原子经济性差。基于绿色和可持续化学的发展理念,开发新型硝酸酯化试剂以实现高效的硝酸酯化反应是亟待解决且富有挑战性的课题。



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图1. 硝酸酯的合成进展

近日,上海师范大学邓清海教授课题组基于先前的研究经验,从廉价的二乙酸碘苯或芳基碘出发,以硝酸为原料,成功合成了一类新型非环状高碘硝酸酯化试剂OAIDN(2),开发了一系列绿色高效的硝酸酯化反应(图2)。通过试剂和相应底物在溶剂中的简单混合,数分钟内即可高效实现1,3-二羰基化合物、β-萘酚、氧化吲哚的直接硝酸酯化,相较于环状高碘试剂1(产率标记为蓝色),反应优势显而易见。

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图2. 非环状高碘硝酸酯化试剂2的合成和初步应用

作者又以环丙基硅醚的开环硝酸酯化为例对反应底物适用性进行拓展(图3),结果表明,反应对各类官能团如烷基、烯基、芳基、卤素、醚、酯、磺酰胺、酰亚胺、三氟甲基等均有很好的兼容性。以2a作硝酸酯源,对氧化条件敏感的底物如呋喃、噻吩等的反应收率较低,通过改用更温和的试剂2d,其收率可得到明显提升,表明该类硝酸酯化试剂的活性是可调的。此外,作者还利用该策略将硝酸酯基团成功引入到天然产物或药物分子中。

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图3. 环丙基硅醚开环硝酸酯化反应制备β-硝基氧基酮

结合控制实验、理论计算以及前期研究工作的结果,作者提出了该反应的机理(图4)。环丙基硅醚和试剂2a在锌离子的催化下释放TMS2O,生成中间体E,然后发生选择性开环硝酸酯化反应得到生成相应的有机硝酸酯。

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图4. 环丙基硅醚开环硝酸酯化的反应机理

综上所述,上海师范大学邓清海教授课题组成功发展了一类结构稳定、活性可调的硝酸酯化试剂,并开发了一系列安全、绿色、高效、快捷的硝酸酯化反应,在有机合成及药物合成上有着广阔的应用前景。

文信息

Simple and Versatile Nitrooxylation: Noncyclic Hypervalent Iodine Nitrooxylating Reagent.

Xuan Cheng, Quan Yin, Yu-Xuan Jiang, Ling-Feng Jiang, Si-Yuan Li, Yi-Fei Cheng, Xin-Chang Sun, Lujun Peng, Cheng Zhong, and Qing-Hai Deng*

第一作者为上海师范大学2021级博士生成轩,感谢国家自然科学基金、上海市自然科学基金、上海市“曙光计划”项目的支持,感谢武汉大学钟成老师在机理计算上给予帮助。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202302521




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