方法学|Hoveyda《Nature Chem》交叉复分解反应制备各种烯基腈

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引言

分享一个方法学研究成果,该文章发表在《Nature Chemistry》期刊
第一作作者是Yucheng Mu
通讯作者是Amir H. Hoveyda教授
该研究报道了通过催化交叉复分解反应,实现E-、Z-和二取代、三取代烯基腈的制备
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 简介

腈类化合物存在于许多生物活性化合物中,是有机化学中用途最广泛的官能团之一。然而,尽管最近有许多显著的进展,但还没有方法可以用于制备二或三取代烯基腈。相关的方法是广泛的范围,并能提供所需的产品在高立体异构体纯度的特别稀缺。

通常情况下,四元立体中心是由反应位点附近已有官能团的底物制备的,而接近离官能团较远的四元立体中心的方法存在相当大的、持续的合成障碍。最常见的对映选择性和催化方法使用羰基作为官能化诱导中心:

其中a-功能化,通过烷基化或醛醇反应,可以通过烯醇当量的反应来完成

羰基的对映选择性β-官能化可以通过使用各种过渡金属和偶联的1,4-共轭加成过程完成

一个强有力的替代羰基作为预先安装的官能团是烯丙基亲电试剂或亲核试剂,它产生毗邻烯烃的手性中心

然而,在所有这些方法中,C-C键形成相对于官能团的位置都是严格定义的,这使得在更偏远的位置安装四元手性中心变得困难

基于本课题组最近在双取代烯烃的不对称氧化还原-接力Heck型反应上的成功,我们推测,三取代烯烃的位点选择性和对映选择性转化可以解决这一合成限制:

通过应用该方法,可以将醇与烯烃定位在不同的链长,从而得到不同范围的功能化羰基产品,这是一个过程的迁移结果:

具体来说,一个烯烃的位置选择性迁移插入到有机金属中间体中产生一个Pd烷基B,它可以通过B氢化物的顺序消除/迁移-插入过程向醇E迁移,最终释放所需的羰基产物C

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探索与优化

根据设想,作者尝试反应:

首先,在Pd/Cu/Ligand = 6/6/13下,3当量芳基硼酸酯为底物,进行反应,转化率为40%,收率仅为23%

随后,将硼酸酯平均分为两份,进行投料,收率提高至50%

进一步,优化Pd/Cu/Ligand = 10/4/14,底物转化率提高至87%,分离收率达到65%,er = 97:3

最后,如果不加入铜,则收率降至22%;如果反应中没有Pd,则无法获得所需产品

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底物拓展

获得该反应的最佳条件后,作者进行底物适用性研究:
结果可知,该反应可以非常高效地制备多种类型的季碳手性中心,底物具有普遍的适用性
随后,作者应该该反应,还进行了进一步的应用:
最后,作者研究了该反应的机理历程

评述

在这里,作者描述了几种高效的交叉复分解催化策略,这些策略可以直接获得相当大范围的Z-或E -二取代氰基取代烯烃或相应的三取代变体。
根据反应类型的不同,钼基单芳氧基吡咯或氯(MAC)络合物可能是最佳选择。
在生物活性化合物的合成应用中,强调了该方法的实用性,并强调了利用含有醇或羧酸部分的底物也适用于该反应中。
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