热点研究

「Spotlight Research」镍催化的Catellani型环化反应

作者:石油醚

本期热点研究,我们邀请到了本文第一作者,来自芝加哥大学的霍静凤博士为我们分享。

2023年5月15日,JACS在线发表了来自美国芝加哥大学的董广彬教授课题组和匹兹堡大学的刘鹏教授课题组课题组题为「Escape from Palladium: Nickel-Catalyzed Catellani Annulation」的研究论文。文中报道了第一例镍催化的芳基三氟甲磺酸酯和氯化物的Catellani型环化反应,以高效的方式形成各种苯并环丁烯稠合降冰片烷。

“Escape from Palladium: Nickel-Catalyzed Catellani Annulation

Jingfeng Huo, Yue Fu, Melody J. Tang, Peng Liu*, and Guangbin Dong* J. Am. Chem. Soc. 2023,ASAP. DOI:10.1021/jacs.3c03780

Q1. 请对Escape from Palladium: Nickel-Catalyzed Catellani Annulation”作一个简单介绍。

Catellani反应在芳烃官能化中具有十分重要的应用,但目前仅局限于钯催化。在这里,美国芝加哥大学的董广彬教授课题组和匹兹堡大学的刘鹏教授课题组报道了第一例镍催化的芳基三氟甲磺酸酯和氯化物的Catellani型环化反应,以高效的方式形成各种苯并环丁烯稠合降冰片烷。机理研究揭示了镍杂环的形成经由了外层协同金属化/去质子化途径,以及碱和三氟甲酸根阴离子的重要作用。与相应的钯催化反应相比,该反应显示出广泛的官能团耐受性和增强的区域选择性

Q2. 有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢?又是怎样克服的呢

最大的问题是该反应的发现阶段。一开始我们参考之前钯催化和其他镍催化的文献,使用芳基卤化物作为反应底物进行了大量的筛选,但均没有看到想要的产物。在经过一段时间的探索后,我们仔细分析了镍和钯的区别,对反应机理进行了深入的探讨和分析。我们发现镍相比于钯更亲氧,所以使用之前常用的含氧碱是个错误。基于这一认识,我们又使用三氟甲磺酸酯作为底物,使用有机碱,发现0.5%的产物。

Q3. 本次研究主体,有没有什么让您感觉特别辛苦和烧脑呢?

另一个困难是对产率的筛选,这个反应有其他3个主要的副产物。我们在反应过程中,需要仔细分析这个副产物都是怎么产生的,从而采取相应的策略去抑制它们。同时,我们也做了很多实验去验证我们的猜想。

Q4. 来想继续研究化学的哪个方向呢?

应该会主要着手镍催化和硼化学的研究

Q5. 最后,有什么想对各位读者说的吗?

将对各位读者说:当你觉得坚持不下去的时候,告诉自己,再努力坚持一次!做科研需要多讨论多思考,关注细节。

作者教育背景简介

教育背景:

2011.09-2015.07    中国农业大学,本科

2015.09-2020.07   北京大学  化学与分子工程学院  ,博士

2020.08-2021.08 北京大学化学与分子工程学院,博后

2021.09-至今,芝加哥大学,博后

奖励及荣誉

北京大学国家奖学金

北京大学“化学之星”荣誉称号及最佳表现奖

中国农业大学“自强之星”

 中国农业大学三好学生

中国农业大学学习优秀一等奖

 中国农业大学优秀学生干部

北京市大学生化学实验竞赛二等奖。

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