钴催化醚类化合物的胺羰基化反应

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 醚类化合物广泛存在于生物质、化学原料和精细化学品中,它们是生产附加值增高和生物质衍生化学品的大宗化学原料。由于醚键的存在可以极大地改变母体分子的药理学性质,包括亲脂性和半衰期,因此它们在生物学、制药和农用化学品中是不可或缺的。此外,环醚在药物设计中经常用作蛋白酶抑制剂来对抗病毒。迄今为止,超过三分之二的 FDA 批准的药物含有醚基。因此,醚类化合物的官能团化在药物化学中具有很大的研究意义和工业价值。

    近期,大连物理化学所的吴小锋教授课题组报道了钴催化的醚类化合物的胺羰基化反应,作者从简单的醚类溶剂出发,在钴催化剂的作用下实现了醚键的化学选择性胺羰基化反应,该反应具有很好的官能团的耐受性和底物兼容性。

    经过条件筛选,作者发现用联吡啶配体和乙酰丙酮钴的结合,在氧化剂的引发下,能以高产率得到目标化合物。并且值得注意的,四氢呋喃既是反应溶剂又是反应物,如果不用四氢呋喃作为反应溶剂,可以用氯苯作为溶剂,同样可以得到不错的反应效果。

    以四氢呋喃作为模板,作者考察了各种胺类化合物的反应活性。整体而言,反应的底物适用性还是很广的,并且官能团的耐受性也很好。此外,作者还考察了其他的醚类溶剂和底物,包括二氧六环,多醚化合物。值得注意的是,该反应具有区域选择性,在多个反应位点的存在下,反应往往发生在位阻更小的位置。

    接着作者进行了一个药物分子的简洁高效合成证实了该反应路径的实用性。最后,作者对反应机理进行了探索。首先,控制实验证明钴催化剂对反应的顺利高效是不可或缺的。自由基抑制实验证明,该反应很可能是通过一个自由基的机理进行的。KIE实验证明,醚键的碳氢键断裂的过程是该反应的决速步骤。

    结合以上的实验讨论,作者提出了上图所示的催化循环。综上,大连物理化学所的吴小锋教授课题组报道了钴催化的醚类化合物的胺羰基化反应,作者从简单的醚类溶剂和一氧化碳气体出发,在钴催化剂的作用下实现了醚键的化学选择性胺羰基化反应,该反应具有很好的官能团的耐受性和底物兼容性。

 

DOI:10.1002/anie.202203797



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