JACS:炔/烯/卤代烃三元一步自由基手性合成反应
纳米技术 纳米 2020-04-29

南方科技大学刘心元等报道了Cu催化三组分分子反应,具体对烯烃进行非对称炔基化反应,实现了对大量可得的烷基卤化物原料和端炔生成手性炔产物。金鸡纳生物碱衍生物的N,N,P-多齿手性配体对该反应有较好的催化活性,能够通过Cu催化剂高效的生成自由基物种,并且抑制了炔烃分子的Glaser偶联副反应的发生。该方法对大量的底物(芳基、杂芳基、炔基、氨基羰基取代烯烃、甲硅烷基炔等)有较好的反应活性,得到的手性炔产物能有效的进行后转化反应。

文章要点:

(1)反应优化。使用苯乙烯、对氰基苯乙炔、二甲基溴乙酸叔丁酯作为原料,使用10 mol % Cu催化剂,15 mol %手性配体分子,2倍量的Cs2CO3在室温中反应。对[Cu]的种类筛选,结果显示在CuI、CuBr、Cu(CH3CN)4PF6、CuOAc中,CuOAc有最好的效果,在乙醚、乙腈、二氧六环溶剂中,二氧六环有最好的效果。配体筛选结果显示分子中叔丁基大位阻能够有效的进行手性催化,在优化后的反应中,实现了93 %的手性产物,炔的偶联反应得以抑制(产率为4 %),目标分子的产率为72 %。分别对卤化物底物拓展,结果显示对溴化物的产率更高(中等到较高的收率),对氯化物的产率偏低(中等收率40~50 %),对高碘三氟甲基物种的产率中等偏高。对烯烃底物进行拓展,结果显示芳环上对位甲基、叔丁基、氟、氯、溴取代;间位溴、甲基、CF3、甲酸甲酯基;呋喃、噻吩、吡啶等杂环芳烃取代或稠环芳烃有兼容性。一般能得到中等收率产物。

(2)ESR结果显示,反应中CuII物种参与了反应。催化反应机理研究显示,CuIX和配体在碱性环境中结合,生成CuI手性催化剂,在碱性环境中与端炔分子反应,活化端炔C(sp)-H键,端炔碳配位到CuI上。随后CuI中间体和卤化物反应,生成对应的烷基自由基,并将CuI物种氧化为CuIII物种,同时生成的烷基自由基加成到烯烃上,生成更稳定的苄基(或邻位芳基碳)自由基。稳定的苄基(或邻位芳基碳)自由基和CuIII物种反应实现对炔端基碳的加成,得到最终产物。


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参考文献

Xiao-Yang Dong, Jiang-Tao Cheng, Yu-Feng Zhang, Zhong-Liang Li, Tian-Ya Zhan, Ji-Jun Chen, Fu-Li Wang, Ning-Yuan Yang, Liu Ye, Qiangshuai Gu, Xin-Yuan Liu*

Copper-Catalyzed Asymmetric Radical 1,2-Carboalkynylation of Alkenes with Alkyl Halides and Terminal Alkynes,J. Am. Chem. Soc. 2020,

DOI:10.1021/jacs.0c03130

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03130


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