通讯作者是Chao-jun Li(李朝军),第一作者为Wenbo Liu该研究报道了在催化量三氟甲磺酸(20mol%)存在下,多种类型的炔烃可以在温和条件下,发生马氏水合作用,生成酮类化合物。
炔烃化合物通过水合作用转化为相应的羰基化合物,这在有机合成中是一个100%原子经济的方法
经典的Kucherov马氏类型炔烃水合方法,通常以金属汞作催化剂,在过量的硫酸下,与大过量的水,通过加热进行反应但是,金属汞毒性大,人们开发了其他金属催化该类型反应的方法,同时还有大量文献报道通过布朗斯特酸催化炔烃水合。为此,作者希望研究开发一个底物适用范围广、反应条件温和的炔烃水合方法
研究初衷
作者研究发现,乙烯基阳离子,在三氟乙醇中,可以保持很好的稳定性;同时,由于三氟乙醇亲核取代活性低,不会与乙烯基阳离子反应。他们猜测,三氟乙醇稳定乙烯基阳离子的作用,降低了生成乙烯基阳离子的过渡态能垒,这将促使炔烃在该溶剂下可以在温和条件下进行水合反应。
条件优化作者以苯乙炔为模型底物,首先以三氟乙醇为溶剂,进行反应条件的探索与优化:
在三氟乙醇中,添加乙酸,期望反应没有发生,更换为三氟乙醇时,检测到3%的目标化合物;当采用三氟甲磺酸为酸催化剂,收率达到100%随后,在三氟甲磺酸为催化剂,筛选了大量的溶剂,仅当六氟异丙醇HFIP为溶剂时,反应收率可以达到96%,其他溶剂不是反应无法进行,就是仅检测都痕量产物
底物拓展
对于芳乙炔,多种官能团存在下,反应均可以进行,并且绝大部分反应收率优秀
烷基端炔在该反应条件下,也可以获得理想的收率
芳基烷基内炔,反应性能也良好
最后,作者对该反应进行了克级研究:
可以看到,该方法在克级规模,转化率和收率也很优秀
总体而言,作者开发了一个非常温和的炔烃水合方法,该方法对底物官能团具有优秀的容忍性,可以用于多种类型炔烃的转换