N-甲酰基糖精替代CO的芳基卤化物还原羰基化反应

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醛的中心碳原子氧化态介于醇与羧酸之间,在有机合成中能够发生多种转化。醛化合物可通过还原羧酸或酯化合物来制备;从卤代芳香烃出发,通过直接甲酰化也是一种有效的策略。使用金属试剂与卤代芳香烃发生金属-卤素交换,随后以DMF作为甲酰化试剂便可实现以上过程。卤代芳香烃在Pd催化作用下与CO、H₂发生还原羰基化同样可以制备多种芳香醛化合物。日本静冈大学(University of Shizuoka)的Kei Manabe小组进一步发展了Pd催化的还原羰基化反应,使用N-甲酰基糖精(N-Formylsaccharin)和Et₃SiH替代有毒的CO气体和爆炸极限较宽的H₂,使芳基溴代物可以温和地转化为芳香醛,大大方便了反应的操作(Angew. Chem. Int. Ed. 201352, 8611-8615)。



经过筛选后发现该反应的较优条件为:芳基溴代物(1 eq)、N-甲酰基糖精(1.5 eq)、Et₃SiH(1.3 eq)、Na₂CO₃(1.5 eq)、Pd(OAc)₂(3 mol%)、dppb(4.5 mol%)、DMF为溶剂,加热65-90ºC。使用Et₃N等有机碱或者其他溶剂时,脱溴的副产物会增加。


底物适用性:芳基卤代物中,溴代物的反应收率更好;芳基中的多种官能团均不受影响,如醚、酯基、酰胺、醛基、氨基、氰基、缩醛保护基;芳基中有吸电子基时,会有脱溴副产物生成而使得产率有些降低;杂芳基卤代物同样适用于该条件(1t-1w);溴代物邻位均有取代基时,位阻较大抑制反应发生(1o);使用氘代还原剂Et₃SiD可以方便地得到氘代化合物(3x)。



机理研究:实验表明N-甲酰基糖精在温和的碱(Na₂CO₃或者Et₃N)作用下室温即可快速分解释放出CO,CO插入到氧化加成的中间体B后,形成中间体C,再被Et₃SiH还原、脱除Pd(0),即可得到产物醛(path 1)。中间体C中的Br也可能与体系中的负离子交换而形成中间体D,再经还原消除得到产物(path 2)。Path 1和Path 2均是有可能的反应途径。



N-甲酰基糖精(N-Formylsaccharin)已经商业化销售,是性质稳定的晶体,可在登录药明康德览博网直接购买(览博网化合物ID: LN01744727,cas: 50978-45-5)。

 

参考文献:

Tsuyoshi Ueda, Hideyuki Konishi, and Kei Manabe*. Palladium-Catalyzed Reductive Carbonylation of Aryl Halides with N-Formylsaccharin as a CO SourceAngew. Chem. Int. Ed201352, 8611-8615.



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