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通过电化学脱氢环化合成多取代苯并咪唑酮和苯并噁唑酮

日期:2019-07-01 来源:Administrator



    苯并咪唑酮和苯并噁唑酮是许多具有生物活性分子的核心结构,传统方法合成这类结构往往通过苯的衍生物构建额外的五元杂环来实现,例如,通过邻苯二胺或者邻氨基苯酚羰基化来构建,但是受原料结构多样性的限制,合成得到的苯并咪唑酮和苯并噁唑酮结构多样性比较受限。
 
    厦门大学徐海超教授(点击查看介绍)课题组长期致力于有机电合成研究,目前利用电化学方法已实现了多例杂环的构建。近期,该课题组利用电化学手段通过自由基串联环化的方法一步合成了高官能团化苯并咪唑酮和苯并噁唑酮结构,反应无需使用当量氧化剂和过渡金属催化剂,而且完全控制区域选择性,对尿素(图1)和氨基甲酸酯(图2)类底物具有良好的兼容性,表现出良好的底物适用范围。
图1. 苯并咪唑酮合成
 
图2. 苯并噁唑酮合成
 
另外,反应可以放大到十克级而产率没有明显降低(图3),显示出良好的合成价值,而且电解产物还可以进行多种官能团化反应,为进一步丰富产物结构多样性提供了可能。
图3. 放大量合成及产物转化
 
通过机理研究发现,利用该课题组发展的产生氮自由基的方法(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 2226),化合物55最终分别以20%和12%的产率得到二烯中间体56和碱性成环产物57以及少量的苯并噁唑酮产物41,而且二烯中间体56在图2电解条件下最终以67%的产率得到苯并噁唑酮产物41,因此反应被认为很可能是以自由基的形式进行,结合理论结算,文章提出了如下的反应机理(图4)。
图4. 机理研究以及推测的反应机理
 
综上所述,本文在电化学条件下利用自由基串联环化并脱氢芳构化一步构建了高官能团化的苯并咪唑酮和苯并噁唑酮结构,反应完全控制区域选择性,无需当量氧化剂和过渡金属催化剂,相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上,并被选为VIP文章,文章的共同第一作者为厦门大学博士研究生许凡和龙浩。该研究工作得到了科技部(2016YFA0204100)、国家自然科学基金委(21672178)和中央高校基本科研专项基金等的资助。
文章来源:X-MOL
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