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基于可见光/铜双催化N-烷氧基吡啶盐策略实现醇与烷基卤代物的远程C(sp3)-H键官能化

日期:2019-04-18 来源:Administrator



    自1959年Arigoni报道的烷氧自由基诱导远程C(sp3)-H键官能化反应以来,多种具有合成意义的相似反应已相继发展,其中最具代表性的莫属Barton反应。在机理方面,光解或热条件下O-X或O-金属键均裂产生烷氧基自由基B,该自由基会诱导1,5-氢原子转移过程(1,5-HAT)生成碳自由基C,进而攫取原料A中的X,进而实现δ-C(sp3)-H键官能化和烷氧基自由基B再生。烷氧自由基前体具有多种类型,如Scheme 1所示,由此类前体产生的烷氧基自由基可实现远端碳氧化成醇、烯以及发生分子内环化、杂环化等反应,或进行分子间对极化的双键加成以构筑C-C键或C-N键。尽管上述转化可完成远程C(sp3)-H键的官能化,提供多种官能化产物,但多数是链式反应,限制了反应多样性以及合成应用的潜力。
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    瑞士洛桑联邦理工大学的祝介平教授(点击查看介绍)课题组最近开展了杂原子自由基引发的1,5-氢自由基迁移过程和金属催化的交叉偶联反应研究(Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 13288; Nat. Commun., 2019, 10, 769)。近日,该研究团队报道了可见光/铜双催化N-烷氧基吡啶盐实现醇与烷基卤代物远程C(sp3)-H键的官能化反应。作者采用新颖、易得且稳定的N-烷氧基吡啶盐作为烷氧基自由基前体(该前体可由醇的磺酸酯或烷基卤化物与N-氧化吡啶化物经SN2反应获得),采用可见光和铜双催化策略,结合三甲基硅基试剂,实现了铜催化下的交叉偶联,于相同条件下分别获得δ-C(sp3)-H键叠氮化、氰基化以及硫氰化等多样性官能化反应产物。该反应条件温和,具有良好的底物适用性和潜在的合成应用价值。在底物结构多样性考察方面,不论是N-烷氧基吡啶盐中苄位、脂肪链,还是三级、二级、一级C-H键,官能化皆可顺利进行,并以理想的产率得到多样性官能化的产物。
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    值得一提的是,在氰基化反应过程中,当配体1,10-Phen被光学纯双噁唑啉配体替换后,远程氰基化同样可以进行,并以优异的产率及对映选择性获得手性苄位氰基化产物,该结果佐证了其作者提出的Cu(III)中间体反应机理。该研究不仅实现了醇与烷基卤代物远程C(sp3)-H键的叠氮化、氰基化以及硫氰化多样性官能化,还为相关交叉偶联反应的研究提供了新思路和新方法。相关研究结果发表于Angewandte Chemie International Edition,论文的第一作者为鲍旭博士。
 
该论文作者为:Xu Bao, Qian Wang, Jieping Zhu
文章来源:X-MOL
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