Angew. Chem. Int. Ed封面文章：铑催化的炔烯和二级胺的氢胺化环化反应

研究论文介绍

Angew. Chem. Int. Ed封面文章：铑催化的炔烯和二级胺的氢胺化环化反应

本文作者：竹悠

导言

作者使用膦-喹啉铑催化剂，实现了高效的炔烯的氢胺化环合反应。反应的过程可能经历了胺基卡宾配体催化形成新的碳碳键。

正文

杂原子稳定的过渡态金属卡宾络合物，是有机合成中的重要合成砌块。在大多数应用卡宾络合物的反应中，这些络合物都是提前制备，并使用化学计量的与底物反应，而催化量的反应极少报道过。2005年，Barluenga课题组报道了烷氧基卡宾络合物催化环异构化反应/环丙烷化反应，生成三环化合物。这也是仅有的催化碳碳键，如图1a所示

最近，日本Keio University的Fumitoshi Kakiuchi报道了膦-喹啉铑络合物[简写为(PNO)Rh, phosphine-quinolinolato rhodium]作为催化剂，实现了端基炔烃的反马氏规则的氢胺化反应，其中胺基卡宾是反应中的重要中间体。因此，作者推测原位生成的胺基卡宾络合物可以催化碳碳键的形成。

此论文发表在顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上，并被选为封面文章。

Carbon–Carbon Bond Formation via Catalytically Generated Aminocarbene Complexes: Rhodium-Catalyzed Hydroaminative Cyclization of Enynes with Secondary Amines

Shotaro Takano, Ryosuke Shiomi, Yoshihiko Morimoto, Takuya Kochi and Fumitoshi Kakiuchi

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59(29), 11754-11757. DOI: 10.1002/anie.202002710

胺基卡宾络合物可以催化多种反应，如与缺电子的烯烃反应后水解生成金属杂环丁烷，然后经β-H消除和还原消除生成产物酮，如图1b所示，但是催化原位生成胺基卡宾还未实现。

本文报道了炔烃和二级胺在(PNO)Rh催化下，发生氢胺化环合反应，生成环状的烯胺。如2-乙烯基苯乙炔衍生物和二级胺反应，以良好的收率生成2-胺基卡宾，再精力[2+2]环加成和β-H消除过程得到产物。这是首例报氨基卡宾催化生成新的碳碳键的报道，如图1c所示。

图1 杂原子稳定的卡宾络合物发生的反应

反应优化

底物2-乙烯基苯乙炔1a和1-甲基哌嗪2a在5%双核催化剂(PNO)Rh 5a作用下，110 ℃甲苯为溶剂，得到1-甲基-2-(N-哌嗪)茚3aa (45%)和3-甲基-2-(N-哌嗪)茚 4aa (25%)，如表1中entry 1。没有铑催化剂时，也不会生成环合产物(entry 5)。继续优化反应，催化剂5b的效果和5a类似，但5c的效果较差。结合8-喹啉铑络合物5d和膦P(4-MeOC₆H₄)₃，可以催化端基炔烃的反马氏氢胺化反应(entry 4)。没有铑催化剂时，不会生成环合产物(entry 5)。如果使用5 mol%的催化剂5a，反应在2小时内结束。虽然产物在空气中不稳定，通过氮气保护下柱层析，两个产物的分离收率为30%。

表 1 筛选8-异喹啉铑催化剂催化底物1a和2a的反应

底物拓展

作者继续考察了底物1a和其它二级胺的氢胺化环合反应，如表2所示。六元环的哌啶、吗啉收率较高 (entries 1-3)；七元环的环己亚胺收率略低(entriey 4).；1,2,3,4-四氢异喹啉的收率较高（entry 5)；其它非环状的胺(2g-2l）的收率为50-65%(entries 6-11)；N-单取代的苯胺类没有环合产物(entries 12-13)。

表2 底物1a和其他多种胺的氢胺化环合反应

在炔烃底物1和吗啉2c的反应如表3所示，乙烯基的对位有取代基时的底物(1b-1e)，反应可以进行(entries 1-4)，甲氧基取代1b时反应时间长24h(entry 1)，其对位它衍生物(1f-1g)也有类似的倾向；环醚衍生物1h的总收率为61%（entry 7）。丙烯基取代乙烯基底物收率很低，烷基取代乙烯基没有产物。