JACS:重氮试剂对烯烃的双官能团化反应
纳米技术 纳米 2020-07-16

在重氮化合物和烯烃的反应中,通常会通过金属卡宾/自由卡宾过程进行环丙烷化反应,但是烯烃和重氮化合物发生其他种类的反应种类较少,比如通过Z-CHR2 (Z=H,杂原子)进行的C=C双键反应就未见相关报道。德克萨斯大学圣安东尼奥分校Michael P Doyle等报道了一种重氮化合物通过自由基加成方法构建双官能团化的烯烃的方法学。该方法学中,重氮化合物通过光催化剂或铁催化剂通过PCET过程生成碳基自由基物种。重氮生成的碳自由基能够选择性的加成到烯烃分子上,并形成新自由基物种。随后通过巯基辅助氢烷基化反应过程生成产物。以上两个步骤是相互配合的,并且能够在温和条件中反应,展现了较好的官能团兼容性。通过这种方法学,作者实现了克级合成大量的γ-氨基酯,γ-胺基醇,通过简单的原料能够方便快捷的合成螺内酰胺(spirolactam)等。此外,作者对反应中的反应机理进行研究。

本文要点

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反应优化。通过苯乙烯(1a)和重氮甲酸乙酯(2a)作为反应物,加入Hantzsch酯(3a),1 mol % Ru(bpy)3Cl2·6H2O,20 mol % 4-甲基苯硫醇,在室温中的二氯甲烷溶剂和蓝光LED光中进行烯烃的氢烷基化反应,实现了99 %的产率生成1-苯基丁酸乙酯(4a)。当反应中不加入Ru(bpy)3Cl2光催化剂,反应的产率为4 %;当反应中光催化剂选择Eosin Y,反应未见期望产物;当反应中不加Hantzsch酯,反应产率为4 %;当反应中不加光,反应中未见期望产物。

双官能团化反应。在烯烃、TMSN3、重氮甲酸乙酯(2a)三组分的反应中,加入5 mol % Fe(OAc)2,3倍量TBHP,2倍量Et3N,在50 ℃中的异丙醇中反应,实现了对烯烃的N3化/酯基化双官能团化反应。

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反应机理。在Fe催化条件中,重氮甲酸乙酯在由TBHP反应生成的FeII催化通过PCET过程进行活化,生成烷基自由基,随后加成到苯乙烯分子上,在苄基位点形成自由基;同时,在TMSN3和ROH反应生成HN3后,HN3通过FeIII催化循环形成配合到Fe上的N3,随后N3加成到苄基自由基上,形成对烯烃的双官能团化产物。

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参考文献

Yong-liang Su, Geng-Xin Liu, Jun-Wen Liu, Linh Tram, Huang Qiu, and Michael P Doyle*

Radical-Mediated Strategies for the Functionalization of Alkenes with Diazo Compounds, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI:10.1021/jacs.0c05183

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05183


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