纳米人-JACS展望：N-甲苯磺酰腙构建C-C键

JACS展望：N-甲苯磺酰腙构建C-C键

纳米技术纳米 2020-05-24

酮、醛在有机化学合成领域中占据着重要地位，目前大量的合成反应基于醛、酮分子中的羰基，比如Grigard反应，Wittig反应，aldol反应等。此外，烯醇三氟甲磺酸的生成过程是传统方法实现将酮转化为烯烃亲电试剂用于偶联反应。在过去的十年内，出现了一种新型的基于酮/醛的C-C偶联反应。在该反应中，通过将醛/酮转化为N-甲苯磺酰腙（N-tosylhydrazone），随后在反应中原位生成对应的卡宾偶联试剂，并展现了非常好的反应活性。北京大学王剑波、四川大学夏莹对这种N-甲苯磺酰腙生成的卡宾在偶联反应中的进展情况进行总结和展望。

本文要点：

（1）

酮形成N-甲苯磺酰腙用于偶联反应。芳基偶联反应：2007年Barluenga等首先通过Pd催化方法实现了N-甲苯磺酰腙和卤代芳烃的偶联反应。在1 mol % Pd₂(dba)₃/2 mol % XPhos催化剂体系中，加入2.2倍量的LiO^tBu在1,4-二氧六环中反应，在芳基上构建了烯烃芳基结构。2008年，Barluenga等将反应底物的范围拓展，通过TsNHNH₂和酮在反应中in situ生成N-甲苯磺酰腙，在N杂环己酮、TsNHNH₂、卤代芳烃作为反应物，实现了one-port构建烯烃、芳基组成的分子，产率达到94 %。Alami等通过该方法构建了四取代的烯烃分子。2015年，Gu等实现了该方法学的手性反应，以＞99 %的ee值得到了手性烯基芳烃。当该反应中加入合适的氧化剂，该方法能够扩展到和芳基亲核试剂的偶联反应中。2010年，Wang等将本方法应用于和苯硼酸之间的C-C键偶联反应。反应催化剂体系为5 mol %Pd(PPh₃)₄、10 mol % CuCl，加入5倍量LiO^tBu，在O₂气氛中反应。

和烯基的偶联反应。N-甲苯磺酰腙通过和含烯烃的分子进行卡宾（carbene）偶联反应，实现了共轭烯烃。2010年，Barluenga等通过Pd催化将N-甲苯磺酰腙和烯基溴化物进行偶联，得到了对应的共轭烯烃。随后发现甲苯磺酸取代烯烃是非常好的偶联试剂。此外，糖分子的碘取代烯烃衍生物同样能够应用于卡宾的偶联反应，用于制备糖缀合物（glycoconjugates）。另外，Jiang和Prabhu等发现N-甲苯磺酰腙在Pd催化氧化反应（O₂作为氧化剂）中能够进行自偶联反应，且自偶联反应的产率达到83 %。

和炔基化合物的偶联反应。防使用炔分子作为偶联试剂，N-甲苯磺酰腙和炔分子能用于制备联烯分子。在端炔作为偶联试剂的反应中，以高收率得到了高E/Z选择性的产物。

（2）

酮、醛的烯烃化。当使用卤代芳烃作为偶联试剂时，实现了对醛/酮的烯烃化偶联反应。通过二苯甲酮形成的N-甲苯磺酰腙、卞溴（卞氯）作为偶联试剂，在2.5 mol % Pd₂(dba)₃/20 mol % P(2-furyl)₃作为催化体系，加入3倍量LiO^tBu，在甲苯中反应构建了烯烃官能团。

烯酮/酮亚胺的生成。苯甲醛在N-甲苯磺酰腙化后通过Pd催化和CO羰基化试剂的作用中形成烯酮Pd物种，并且通过和苯胺反应，烯酮转化为酰胺；通过和叔丁基腈反应，在2 mol % Pd(PPh₃)₄催化体系，加入2倍量Cs₂CO₃，在MeCN/H₂O中进行反应，得到酮亚胺中间体，和水反应后生成酰胺产物。

联烯的生成。N-甲苯磺酰腙和端炔作为反应物，在5 mol % Cu(MeCN)₄PF₆/6 mol % 配体作为催化体系，加入3倍量Cs₂CO₃，在二氧六环中反应得到联烯产物分子。

此外，酮/醛分子同样作为烷基化试剂应用于偶联反应中。例如，当N-甲苯磺酰腙化的叔丁基甲基酮和TIPS取代的端炔反应时，在20 mol % CuI催化剂，加入5.4倍量的LiO^tBu，能够将端炔上取代上叔丁基甲基取代的甲基。

通过还原条件中和芳基卤化物进行反应，同样能够进行烷基化偶联。当使用碘苯作为反应物，在5 mol % Pd(PPh₃)₄作为催化剂，加入1.2倍量Et₃Si-H，2.4倍量LiO^tBu，2倍量ⁱPrNH₂，CO气氛中二氧六环溶剂中反应，实现了羰基烷基化。

（3）

酮/醛分子作为亲核试剂构建双C-C键。

Sonogashira级联偶联反应：通过N-甲苯磺酰腙化的醛/酮，溴苯，苯乙炔作为反应物，在2.5 mol % Pd₂(dba)₃/10 mol % XPhos/7.5 mol % CuI作为催化体系，加入3.5倍量LiO^tBu后，在甲苯中反应，在分子中同时修饰了芳基和炔基，产率达到81 %。烯丙基级联反应：通过芳基碘化物上修饰碳亲核试剂（CO₂Me），在5 mol % Pd₂(dba)₃·CHCl₃/30 mol % PPh₃作为催化体系，加入5.25倍量的K₂CO₃在THF中反应，在和芳基碘化物偶联反应的同时活化碳亲核试剂构建了五元环状结构。此外，这种级联反应在Heck反应、羰基-1,2-加成反应中同样存在。