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钯催化消除异氰酸酯的N-烯丙基酰胺单分子片段偶联

发布时间:2022-07-11  栏目类别:特色文章

过渡金属催化卤化物与金属有机试剂的交叉偶联是构建C-C键的有效手段,然而,这一方法需要制备金属有机试剂,并且产生当量的金属副产物。尽管可以通过C-H键或C-O键活化解决部分问题,但这些反应对底物的普适性仍需进一步优化。单分子片段偶联(UFC)则是一种概念上截然不同的策略,该反应通过挤出底物中的小分子,底物中剩余的片段重组进而形成新的化学键。UFC反应使用的原料可以通过成熟的合成方法获得,例如缩合反应等,且成键的关键步骤于分子内发生,不需要外加其他的偶联组分提高化学和立体选择性,因此UFC被视为一种潜在的高效合成策略。目前UFC反应中较为常见消除掉的小分子包括一氧化碳二氧化碳二氧化硫,适用的底物相对较少,总的来说,UFC方法学仍有待发展。

酰胺是UFC反应中一种极具吸引力的底物,这是因为酰胺在天然和非天然化合物中都很普遍,使用易得的胺和羧酸即可方便制备。近期,大阪大学Mamoru Tobisu小组报道了首例通过消除异氰酸酯的钯催化酰胺UFC反应。

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作者利用Pd催化实现了酰胺骨架中异氰酸酯的脱除及剩余片段的重组,成功构建了C-CC-NC-S等化学键。反应的底物适用范围较广,对于烷基、芳基及各种吸电子或供电子基团均有较好的官能团兼容性。另外,作者通过X射线单晶衍射表征了反应中的一个金属有机中间体,并进行相关机理实验后,结合以往的研究报道提出如下反应机理。零价钯首先与C-N键发生氧化加成,得到中间体σ-烯丙基钯物种A,该物种随后异构化为更稳定的π-烯丙基钯物种,该物种处于离子对形式B与中性形式B'的平衡中。随后消除异氰酸酯可得π-烯丙基钯物种CC',随后发生还原消除即可得到目标产物并再生零价钯催化剂,而消除的异氰酸酯在钯的作用下发生三聚,进而推动反应正向进行。

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Reference: Shimazumi, R.; Tanimoto, R.; Kodama, T.; Tobisu, M. Palladium-Catalyzed Unimolecular Fragment Coupling of N-Allylamides via Elimination of Isocyanate. J. Am. Chem. Soc. 2022144, 11033-11043. (推荐人:牛童,检查人:于燕江)



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