JACS:酰胺取代控制烯烃链行走反应过程
纳米技术 纳米 2020-05-17

通过烯烃的亲核Pd基化生成烷基配位的Pd复合物在大量的反应过程中都是重要过程,其中Pd的烷基中间体通过链行走“chain walking”能够远程的进行反应控制。但是目前还没有有效的方法能在某个特定位置对chain walking过程终止方法。犹他大学Matthew S Sigman目前开发了一种方法,能够实现烯丙基保护的有机胺通过控制对映选择Heck接力反应生成高对映性的烯丙基胺。该方法中通过调控胺基保护基,实现了选择性生成烯化的有机胺产物。作者实验和计算结合的方法对反应机理进行研究,对链行走过程/终止过程进行阐释。通过同位素标记法和相关实验说明,该反应受到热力学控制,反应中发现的控制链行走方法可能对将来开发新型反应中得以应用。

本文要点:

(1)反应优化。通过端基邻苯二甲酰亚胺修饰的链状烯烃和3倍量芳基硼酸作为反应物,通过10 mol % Pd(OTs)2(MeCN)2/15 mol % PyrOx作为Pd催化剂,和4 mol % Cu(OTf)2组成催化体系,在O2气氛的DMF溶剂中,加入分子筛,在室温或40 ℃中反应。反应中烯烃运动到邻苯二甲酰亚胺上N原子的β位点,并在原位点上形成手性位点。该反应中的Pd催化剂的配体为PyrOx,由β位三氟甲基化的吡啶环和氧杂环戊亚胺通过C-C键偶联构成的双N配体。对反应的底物进行扩展,结果显示该反应对一些芳基取代的PhthN取代的单烯烃底物、对一些芳基上不同取代的芳基硼酸有兼容性,能够以中等收率进行反应,同时保持了非常高的对映选择性。此外,作者发现,底物中除了对PhthN-取代的烯烃,一些端基上酰胺取代的烯烃同样展现出具有反应活性。

(2)催化反应机理。氘代同位素标记实验显示,当烯烃底物上NPhth邻位C上的氢通过D取代,底物分子上的一个D原子保持在原位,同时另一个D原子配位到Pd催化剂上。分离反应中氘代底物和Pd催化剂中间体并分别通过E2消除反应和β-氢消除过程,结果显示在E2消除反应后,烯烃结构保持,同时烯烃两端的H被D取代。在β消除反应过程中,反应生成烯烃同时N取代基的烯烃远端官能团上氢取代,近端被D取代。DFT计算结果显示,反应中的链行走行为、催化不稳定Pd中间体导致生成烯丙基物种,并由此过程最终生成烯烃酰胺产物。由于酰胺具有Lewis碱性,因此控制了反应产物中烯烃官能团的位置。

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参考文献

Sean P. Ross, Ajara A. Rahman, Matthew S Sigman*

Development and Mechanistic Interrogation of Interrupted Chain-Walking in the Enantioselective Relay Heck Reaction,J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI:10.1021/jacs.0c03589

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03589


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