芳基乙醇的合成:芳乙炔转移氢化
引言
因此,有必要开发更为简单实用的方法,温和高效地将炔烃转化为醇。
中国江西省赣南医学院的Lu Ouyang和RenshiLu等人报道了芳基乙炔化合物经过催化转移氢化制备芳基乙醇的方法,该成果发表在Synthesis上
DOI:10.1055/s-0040-1707233
作者早期研究发现,金属-配体双功能Ir催化剂(Tang’s catalyst)可以有效地将醛转化为相应的醇,还可以将硅烷进行硅醇化:
图片来自 Synthesis
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从结果可知,不同类型的Tang’s催化剂作用下,均可以得到期望转移氢化的产物芳基乙醇2aa,
TC-1(吡啶上无取代基)作用下,需要经过6个小时还原,收率达到94%;
TC-2(R2= Me)时,延长时间至8小时,收率提高至97%;
TC-3(R2= Cl),反应10小时,收率仅68%;
TC-5(R1= F),反应10小时,收率83%;
从上述可知,吡啶环上给电子取代基有利于还原反应,钝化芳环的取代基则抑制反应(表现为反应时间延长,产率降低)。可以推测,吡啶上有良给电子取代基,将有力促进该反应。
TC-4(R2= OMe),反应在2小时完成,收率>99%;
TC-6(R1= OMe),反应仅需0.2小时完成,收率>99%;
随后,作者进一步降低催化剂用量,在0.01 mol%催化剂量下,反应16小时,仍以接近定量收率制备得到目标醇化合物
最后,作者通过对照试验(table1, entry 10),证明该反应是在催化剂Tang’s作用下发生的。
随后,作者进一步优化该反应的条件:
图片来自 Synthesis
首先尝试了多种常用有机溶剂与水作为反应溶剂,结果发现反应都可以顺利进行,大部分产率优秀
接下来,鉴于甲苯/水体系反应效果最好。作者尝试仅用甲苯为溶剂,令人惊讶的是,该反应延长至24小时,都没有检测到目标化合物
最后,水为溶剂,反应结果和甲苯/水体系一致,这表明该反应只需要在水中进行即可。
完成了反应条件优化后,作者尝试将该反应底物适用范围进行研究:
图片来自 Synthesis
从上述图表中可知,优化后的反应条件对多种类型的芳香基(给电子、吸电子取代基)乙炔都具有普适性,绝大部分反应结果优秀。
从反应例子中可知,芳基上有羟基取代的内炔烃(2bf)和内炔(2bg)也获得了优异产率。同时,该反应还适用于环己基乙炔的催化转移氢化(2bk),产率也达到了90%。
随后,作者以模型底物为例,尝试克级反应:
图片来自 Synthesis
结果可知,反应转化数达到了TON = 25000,并且转化速率也达到了TOF= 25000。
接下来,作者还对该反应的催化剂进行套用研究:
图片来自 Synthesis
结果表明,催化剂在套用5次后,仍然表现出良好的催化活性。上述研究结果表明该反应具有良好的产业转化前景。
进一步的,作者也对该反应的机理进行了研究:
图片来自 Synthesis
首先,芳基炔烃在甲酸作用下,先质子化,随后进行水合作用,生成酮
催化剂与甲酸阴离子结合生成中间体A;脱去二氧化碳后,得到Ir-H活性催化剂B;随后与上述生成的酮3aa、体系中的质子进行络合,得到中间体C;Ir发生迁移配位得到D;然后在甲酸阴离子作用下,重生成A,同时获得目标化合物2aa
图片来自 Synthesis
评述
作者开发了一种简便、温和、高效的方法,将芳基炔烃高产率地催化转移水合生成芳基乙醇,该方法具有良好的底物适用性。并且,还可以用于二烷基炔烃类底物。
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