研究论文介绍

ACS Catal.:钯催化剂促进的乙内酰脲芳基化反应方法学研究

作者:杉杉

导读:

近日,德国Ruhr Universität Bochum的V. H. Gessner与L. J. Gooßen课题组在ACS Catal.中发表论文,报道一种全新的采用钯/YPhos (ylide-functionalized phosphine)催化体系促进的通过N-保护乙内酰脲 (N-protected hydantoin)分子参与的芳基化反应方法学,进而成功完成一系列芳基取代乙内酰脲分子的构建。

Palladium-Catalyzed Arylation of Hydantoins with Aryl Chlorides Enabled by Ylide-Functionalized Phosphines (YPhos)

F.Papp, D.S. Prendes, S. Manna, A. Seitz, S. Kostiukovska, J. Löffler, Vi. Gessner, L. J. Gooßen, ACS Catal. 2023, 13, 6846. doi: 10.1021/acscatal.3c01403.

正文:

5-芳基取代乙内酰脲骨架单元广泛存在于各类药物分子中 (Figure 1)。并且,在过去的几十年里,构建5-芳基取代乙内酰脲分子相关的合成转化策略研究,已经逐渐受到有机合成化学家的大量关注 (Scheme 1, a-d)[1]-[4]。这里,受到近年来选择YPhos配体参与的合成转化方法学[5]-[6]相关研究报道的启发,德国Ruhr Universität Bochum的V. H. Gessner与L. J. Gooßen团队成功设计出一种全新的采用钯/YPhos (ylide-functionalized phosphine)催化体系促进的通过N-保护乙内酰脲 (N-protected hydantoin)分子参与的芳基化反应方法学 (Scheme 1, e)。

首先,作者采用5-甲基取代乙内酰脲衍生物1a与4-氯苯甲醚2a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[Pd(cinnamyl)Cl]2作为催化剂,keYPhos作为配体,NaHDMS作为碱,甲苯作为反应溶剂,反应温度为60 oC,最终获得93%收率的芳基化产物3aa

在上述的最佳反应条件下,作者分别对一系列芳基氯 (Table 2)以及乙内酰脲底物 (Table 3)的应用范围进行深入研究。

同时,作者采用非取代乙内酰脲衍生物1j与氯苯作为模型底物,进行相关单芳基化反应条件中配体的筛选 (Scheme 2)。进而确定最佳的反应条件为:采用[Pd(cinnamyl)Cl]2作为催化剂,pinkYPhos作为配体,NaHDMS作为碱,甲苯作为反应溶剂,反应温度为60 oC,最终获得90%收率的单芳基化产物1i

之后,该小组通过如下的一系列研究进一步表明,这一全新的芳基化反应方法学具有潜在的合成应用价值 (Scheme 3)。

接下来,作者对上述芳基化过程的反应机理进行进一步研究 (Scheme 4)。

总结:德国Ruhr Universität Bochum的V. H. Gessner与L. J. Gooßen团队共同设计出一种全新的采用钯/YPhos催化体系促进的通过N-保护乙内酰脲分子参与的芳基化反应方法学,进而成功完成一系列芳基取代乙内酰脲分子的构建。这一全新的芳基化策略具有广泛的底物应用范围、优良的pot economy以及潜在的合成应用价值等优势。

参考文献:

  • [1] B. Zhao, H. Du, Y. Shi, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7220. doi: 10.1021/ja802242h.
  • [2] J. Song, Z. Zhang, S. Chen, T. Fan, L. Gong, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3177. doi: 10.1021/jacs.7b12628.
  • [3] K. Tomohara, T. Yoshimura, R. Hyakutake, P. Yang, T. Kawabata, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13294. doi: 10.1021/ja406653n.
  • [4] F. Fernandez-Nieto, J. Mas Rosello, S. Lenoir, S. Hardy, J. Clayden, Org. Lett. 2015, 17, 3838. doi: 10.1021/acs.orglett.5b01803.
  • [5] S. Lapointe, A. Sarbajna, V. H.  Gessner, Acc. Chem. Res. 202255, 770. doi: 10.1021/acs.accounts.1c00797.
  • [6] P. Weber, T. Scherpf, I. Rodstein, D. Lichte, L. T. Scharf, L. J. Goosen, V. H. Gessner, Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 3203. doi: 10.1002/anie.201810696.

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