研究论文介绍

炔烃、醇和三价碘试剂的区域选择性反式-1,2-双官能团化反应

乙烯基醚是一种重要的富电子烯烃,广泛用于环加成和克莱森重排等C-C键形成反应。乙烯基醚的合成方法包括炔烃的氢烷氧基化反应、烯基卤化物或烯基硼酸酯与醇的C-C偶联反应以及烯丙基醚的异构化反应等,但多取代乙烯基醚的立体选择性合成仍然面临巨大挑战[1](Scheme 1a)。氢烷氧基化反应很早就被应用于有机化合物的合成中,但该策略主要局限于末端炔烃。炔基苯碘酮被证明可与酚发生区域选择性加成反应生成含苯碘酮的乙烯基醚,但该反应需要制备复杂的碘试剂且不能得到四取代衍生物[2](Scheme 1b)。亲电子试剂(E+)活化的炔烃与醇发生立体选择性加成反应是合成含亲电子试剂乙烯基醚的重要方法。Yoshikai课题组开发了含三氟甲磺酸或氟的三价碘试剂与内部炔烃发生反式-双官能化反应[3](Scheme 1c),合成的三氟甲磺酸乙烯酯又可转化为重要的醚类化合物。同时,Yoshikai课题组利用Zhdankin课题组开发的三氟甲磺酸取代的苯碘酮(BXT)作为I(III)亲电试剂促进含亲核部分的炔烃发生“碘(III)环化”反应,生成含苯碘酮的杂芳烃和多环芳烃化合物。为了开发出更为有效的合成乙烯基醚的新方法,新加坡南洋理工大学Yoshikai课题组 (化学空间:Yoshikai介绍)和郑州大学吴俊良课题组共同报道了BXT、醇和炔烃的立体选择性反式-1,2-双官能团化反应,能以良好的收率得到多取代的乙烯基醚(Scheme 1d)。相关研究成果发表于

“Stereoselective Access to Highly Substituted Vinyl Ethers via trans-Difunctionalization of Alkynes with Alcohols and Iodine(III) Electrophile”

Ding, W.; Chai, J.; Wang, C.; Wu, J.;* Yoshikai, N.* J. Am. Chem. Soc. 2020, Early View. DOI: 10.1021/jacs.0c04140

Scheme 1 背景研究

论文概要

室温条件下,1-苯基-1-丁炔2a1在MeOH溶液中可发生反式-1,2-双官能团化反应,能以98%的收率得到β-λ3-碘烷基乙烯基醚4aa(Scheme 2a)。以苯甲醇为试剂,双官能团化反应也可以发生。12a和苯甲醇在MeCN溶液中发生双官能团化反应,能以87%的收率得到产物4ab(Scheme 2b)。因此,作者将醇作为溶剂和试剂分别作为条件A和B。

Scheme 2 条件优化

在最优反应条件下,作者考察了内部炔烃的底物范围(Scheme 3)。R1取代基为各种芳基或脂肪族、R2取代基为各种亲电、亲核芳基取代或杂环芳基取代的内部炔烃均能较好的适应反应条件,能以良好至优秀的收率和优秀的区域选择性得到相应产物。但甲基或伯烷基取代的内部炔烃只能以适当的区域选择性得到相应产物。接着,作者考察了醇的底物范围。各种伯醇、仲醇、含羟基、氰基、甲硅烷基、烯丙基等功能性基团的醇以及(-)-薄荷醇和雄甾酮均能较好的适应反应条件,能以中等至优秀的的收率得到相应产物,但叔醇不能适应反应条件。若将脂肪醇换成酚、羧酰胺、磺酰胺和硫醇等亲核试剂,双官能团化也不能正常反应。

紧接着,作者对末端炔烃的底物范围进行了考察。各种芳基乙炔、1-己炔、环己基乙炔以及2-甲基丁-1-烯-3-炔、1-乙炔基环己烯等烯炔也能较好的适应反应条件,能以中等至优秀的收率和优秀的区域选择性得到相应产物。

Scheme 3 底物扩展

为了证明反应的应用潜力,作者又进行了一系列衍生反应(Scheme 4)。在Pd催化作用下,4ba可发生Stille反应、Sonogashira反应和Suzuki-Miyaura偶联反应,能以良好的收率分别得到各种共轭乙烯基醚789。在不同温度下,4ba的苯碘酮部分可选择性发生Rosenmund-von Braun氰化反应和还原反应,能以良好的收率分别得到β-氰基乙烯基醚10和β-碘乙烯基醚11(Scheme 4a)。同时,在Pd催化催化作用下,4ba的BX部分发生加氢脱卤反应,生成的产物可发生Yb(OTf)3催化的Mannich反应、与原位生成的1,2-二氮杂-1,3-二烯发生逆电子需求得氮杂-DA反应以及二氯卡宾催化的环丙烷化反应,可以良好的收率分别得到β-氨基酮12、四氢哒嗪13和环丙烷14(Scheme 4b)。β-碘基取代的烯丙基醚4am6am可发生铜诱导的还原反应和克莱森重排反应分别得到α-碘烯丙基酮16a16b(Scheme 4c)。

Scheme 4 衍生反应

论文总结评价

新加坡南洋理工大学Yoshikai课题组和郑州大学吴俊良课题组共同报道了BXT、醇和炔烃的立体选择性反式-1,2-双官能团化反应。各种末端炔烃、内部炔烃以及各种醇均能适应反应条件,能以良好的收率和优秀的区域选择性得到一系列稳定的反式-β-碘乙烯基醚。其中,产物的苯碘酮部分能发生各种衍生反应,转化为多取代乙烯基醚。

参考文献

  • [1] Earnshaw, C.; Wallis, C. J.; Warren, S. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1979, 3099-3106. DOI: 10.1039/P19790003099
  • [2] Liu, B.; Lim, C. H.; Miyake, G. M. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 12829-12835. DOI: 10.1021/jacs.8b05870
  • [3] (a) Ochiai, M.; Hirobe, M.; Yoshimura, A.; Nishi, Y.; Miyamoto, K.; Shiro, M. Org. Lett.. 2007, 9, 3335-3338. DOI: 10.1021/ol071345q (b) Zhdankin, V. V.; Kuehl, C. J.; Krasutsky, A. P.; Bolz, J. T.; Simonsen, A. J. J. Org. Chem. 1996, 61, 6547-6551. DOI: 10.1021/jo960927a

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