研究论文介绍

JACS:铑(III)催化的anti-Markovnikov氢酰胺化反应方法学研究

作者:杉杉

导读:

近日,美国Columbia大学的T. Rovis课题组在J. Am. Chem. Soc.中发表论文,报道一种全新的通过铑催化剂促进的非活化烯基化合物、二噁唑酮与异丙醇之间的anti-Markovnikov氢酰胺化 (hydroamidation)反应方法学,进而成功完成一系列线性酰胺分子的构建。

Rhodium(III)-Catalyzed Anti-Markovnikov Hydroamidation of Unactivated Alkenes Using Dioxazolones as Amidating Reagents

N.Wagner-Carlberg, T.Rovis, J.Am. Chem. Soc. 2022, 144, 22426. doi: 10.1021/jacs.2c10552

正文:

目前,通过烯基化合物参与的分子间氢胺化反应方法学已经逐渐受到诸多研究团队的广泛关注[1]-[2]。这里,受到近年来通过烯基化合物参与的Markovnikov氢酰胺化[3]-[5]以及anti-Markovnikov氢酰胺化反应方法学[6]-[8]相关报道的启发,美国Columbia大学的T. Rovis课题组报道一种全新的通过铑催化剂促进的非活化烯基化合物、二噁唑酮与异丙醇之间的anti-Markovnikov氢酰胺化 (hydroamidation)反应方法学 (Scheme 1)。

首先,作者采用1-癸烯与甲基二噁唑酮作为模型底物,进行相关反应条件的优化筛选 (Table 1)。进而确定最佳的反应条件为:采用[Cp*CF3RhCl2]2作为催化剂,K2CO3作为碱, DCE/i-PrOH (4:1 v/v)作为反应溶剂,反应温度为70 oC,最终获得79%收率的酰胺产物。

在上述的最佳反应条件下,作者分别对一系列烯基底物以及二噁唑酮底物(Scheme 2)的应用范围进行深入研究。

接下来,作者通过一系列相关的实验 (see the SI for details)研究表明,反应过程中,首先形成相应的铑氢化物中间体 (rhodium hydride)。同时,研究发现,异丙醇为反应过程中的氢负离子源 (hydride source, Scheme 3A)。之后,作者发现,铑氢化物中间体的迁移插入步骤为非选择性过程,同时为可逆过程 (Scheme 3B),而酰胺化过程中表现出的优良的末端选择性 (terminal selectivity)则表明二级烷基钌中间体的酰胺化过程具有更高的反应能垒。而且烯键的配位过程同样为不可逆过程 (Scheme 3C)。之后,该小组进一步通过KIE实验的相关研究表明,酰胺化步骤为turnover-limiting步骤 (Scheme 3D)。接下来,作者通过竞争实验研究表明,二噁唑酮的配位并非反应过程的turnover-limiting步骤,同时nitrenoid的形成同样为turnover-limiting步骤 (Scheme 3E)。

基于上述的实验研究,作者提出如下合理的反应机理 (Scheme 4)。

总结:

美国Columbia大学的T. Rovis课题组成功设计出一种全新的通过铑催化剂促进的非活化烯基化合物、二噁唑酮与异丙醇之间的anti-Markovnikov氢酰胺化反应方法学,进而成功完成一系列线性酰胺分子的构建。这一全新的氢酰胺化策略具有广泛的底物应用范围以及优良的官能团兼容性等优势。

参考文献:

  • [1] L. Huang, M. Arndt, K. Goosen, H. Heydt, L. J. Goosen, Chem. Rev. 2015, 115, 2596. doi: 10.1021/cr300389u.
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  • [8] W. Ma, X. Zhang, J. Fan, Y. Liu, W. Tang, D. Xue, C. Li, J. Xiao, C. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 13506. doi: 10.1021/jacs.9b05221.

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