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镍催化活化酯与烷基锌试剂的脱羧交叉偶联反应

发布时间:2016-05-20  栏目类别:特色文章

      在有机合成化学中,C-C成键反应占据着举足轻重的地位。例如,过渡金属催化下芳基(烯基)卤代物参与的各类偶联反应已经被广泛应用于各类复杂分子的合成之中。但是,成熟的C(sp3)–C(sp3)键偶联反应体系仍较为有限,目前发展的方法往往需要使用烷基卤代物作为反应物,其来源不甚广泛,而且具有一定的不稳定性和毒性。与之相比,羧酸类化合物广泛存在,是廉价易得的化工原料,化学性质稳定,毒性较低,无疑是烷基卤代烃的理想替代物。

      最近,Scripps研究所的Baran小组使用廉价易得的N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)及其类似物作为活化试剂,首先合成了一系列烷基羧酸衍生的活化酯,在镍催化剂和联吡啶衍生的手性配体作用下,成功实现了该类活化酯与二烷基锌试剂之间的脱羧交叉C(sp3)–C(sp3)键偶联反应。该催化体系具有广泛的底物适用性,不但适用于复杂结构分子的合成衍生,甚至可以用于固相多肽合成的后期修饰。

      通过一系列的验证实验,作者提出这一反应中涉及自由基物种参与的催化循环。缓慢产生的Ni(I)活性催化剂与烷基锌试剂发生转金属过程,随后与底物酯经过单电子转移的氧化加成反应,产生碳中心自由基,这一高活性的自由基物种并没有离开溶剂笼,而是继续与伴生的高度亲电性阳离子烷基镍结合,得到的Ni(III)中间体经历还原消除过程,释放出目标产物和Ni(I)活性催化剂,完成催化循环。

      另外,作者还将这一体系拓展到酯,芳基锌试剂和丙烯酸酯的三组分共轭交叉偶联反应中,同时形成两个C-C键,并构筑了一个季碳中心,成功获得了一系列通过其他方法不易构建的合成砌块。(Science, 2016, 352, 801.) (刘聪 推荐)

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