Chem. Eur. J. :钯催化需氧的共轭二烯的分子间1,2-双胺化反应——区域和化学选择性地合成哌嗪和2-哌嗪酮类化合物

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双氮杂环作为一类重要的骨架结构,常见于各种天然产物、药物和合成中间体中。因此,此类结构的合成引起化学家们的广泛关注。在各种合成双氮杂环的方法中,烯烃的分子间1,2-双胺化反应具有直接高效、反应条件温和、原子经济性高的优点。近些年相关研究被陆续报道,其中主要利用尿素或芳胺类作为氮源,合成2-咪唑烷酮或四氢喹喔啉类化合物。而由脂肪胺衍生的氮源,由于其化学性质的差异性报道很少,仅有一例当量氧化汞促进的反应(图1)。


上海交通大学张万斌课题组在烯烃的氧化胺化反应领域开展了深入的研究(Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9141; Org. Lett. 2017, 19, 2813; Org. Lett. 2018, 20, 1608; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 7587)。近期张万斌课题组报道了一例钯催化需氧的共轭二烯的分子间1,2-双胺化反应,分别使用乙二胺和α-氨基酰胺衍生物作为氮源,高区域选择性和化学选择性地合成了一系列哌嗪和2-哌嗪酮类化合物。



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图1 烯烃的双胺化反应

作者通过对氮源电子效应和空间效应的调节以及反应条件的优化确定了钯/铜/氧气的氧化催化体系,然后对一系列共轭二烯类底物分别考察了二胺类和α-氨基酰胺类氮源的范围,发现对于不同取代的共轭二烯均高区域和化学选择性地获得了相应产物(图2)。根据反应机理研究,零价钯在铜盐作用下生成二价钯,然后氮源与共轭二烯在二价钯催化剂和碱的作用下,通过顺式1,2-胺钯化过程化学选择性地形成中间体C。中间体C转化为更稳定的π-烯丙基钯物种D,而后D经过选择性还原消除,区域选择性地实现了共轭二烯的1,2-双胺化反应。

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图2  1,2-双胺化反应

综上,上海交通大学张万斌课题组以脂肪胺类衍生物为氮源,通过对氮源电子效应和空间效应的调节,实现了钯催化需氧的共轭二烯的分子间1,2-双胺化反应。以最高95%的收率区域选择性和化学选择性地合成了一系列哌嗪和2-哌嗪酮类化合物,为此类化合物的构建提供了简单有效的新方法。

文信息

Pd-Catalyzed Aerobic Intermolecular 1,2-Diamination of Conjugated Dienes: Regio- and Chemoselective Synthesis of Piperazines and 2-Piperazinones

Huikang Liu, Yunyi Li, Zehua Yang, Qianyi Ge, Zhengxing Wu,* and Wanbin Zhang*

文章第一作者为上海交通大学硕士生刘慧康,通讯作者是吴正兴助理研究员和张万斌教授


Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202201808




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