方法学|Rovis《Nature Chem》脂肪胺直接α-烷基化

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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Juntao Ye
通讯作者是Tomislav Rovis教授
该研究报道了CO2和静电作用下脂肪族胺的直接α-烷基化
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 简介

伯族脂肪胺是有机合成中的重要组成部分,因为它含有一个合成上通用的NH2基团。伯胺的N-功能化研究已经很成熟,但无保护伯胺的C-功能化研究仍具有挑战性。

这些过程是选择性的,因为极性匹配,亲核或氢化氢原子源是必需的。胺活化也是一个很有兴趣的领域,主要是叔胺,叔胺可能被氧化成自由基阳离子,随后失去质子传递α-氨基烷基自由基:

无论机理如何,简单伯族脂肪胺的α-功能化极其罕见。事实上,伯族脂肪胺构成了一个重大的挑战,不仅因为它们的氧化电位高得多,而且容易过度氧化生成亚胺或腈。

伯烷基胺与二氧化碳反应容易且可逆,生成氨基甲酸酯,这一点早已为人所认识。在我们最近在选择性胺功能化领域的努力下。我们推测,这个平衡可能被用来调节伯烷基胺的反应性,因为氨基甲酸烷基铵的形成将极大地降低NH2基的亲核性,从而为反应性较弱的C(sp3) - H键提供功能化的机会:

这一策略的一个核心优势是,游离的NH2基团可以通过轻松的CO2解离恢复,使进一步的合成操作不需要保护和去保护步骤。

然而,在氮上安装吸电子基团也会降低α-C-H键的氢化性,从而减缓亲电试剂的功能化反应。然而,我们推测,如果我们使用一种亲电的阳离子型HAT催化剂,比如喹核素基阳离子,我们可以依靠与氨基甲酸酯氧的静电吸引来潜在地促进转化

2

探索与优化

作者提出的CO2促进的脂肪族胺α-烷基化/内酰胺化的机理循环:

3-苯基-1-丙胺9甲基丙烯酸甲酯10为模型底物开始研究,发现α-烷基化/内酰胺化产物11的收率为80%

为了验证反应中是否有氨基甲酸酯烷基铵参与,合成了氨基甲酸酯12,并在无CO2条件下进行了最佳反应条件;产品11的分离率为75%,进一步支持了推测的机理
3

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,多种类型的丙烯酸酯都可以参与该反应,收率高至优秀
简单的烷基胺、带有环烷基的胺,反应性能良好
进一步的,带有三氟甲基、二氟取代、硅基醚、酯基、芳香环、杂芳环、缩醛、氨基酸酯等等官能团,反应都可以兼容
评述
作者开发了一种用光氧化还原催化直接烷基化伯胺的方法。关键的发现是利用CO2在原位形成氨基甲酸酯功能,这加速了HAT激活C-H键
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