镍催化的环丁酮羧基化开环反应方法学研究

研究论文介绍

镍催化的环丁酮羧基化开环反应方法学研究

2022/5/12
研究论文介绍
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本文作者:安安

导读

近日，Bologna大学 (Università di Bologna, Italy)G. Bertuzzi与M. Bandini研究团队在Chem. Commun.中发表论文，报道一种全新的通过羧基化的镍催化剂促进的一系列环丁酮分子的羧基化开环 (通过tandem C-C键活化/ CO₂亲电捕获过程进行)反应方法学，进而成功完成一系列3-茚酮-1-乙酸 (3-indanone-1-acetic acid)分子的构建。

Lombardi, A. Cerveri, L. Ceccon, R. Pedrazzani, M. Monari, G. Bertuzzi, M. Bandini, Merging C-C σ-bond activation of cyclobutanones with CO₂ fixation via Ni-catalysis. Chem. Commun. 2022, 58, 4071. doi: 10.1039/d2cc00149g.

正文

近年来，通过一系列张力环分子参与的位点选择性C-C键活化反应方法学已经备受诸多研究团队的广泛关注^[1]-[2]。这里，受到前期对于采用钯催化剂促进的一系列环丁酮分子的开环/亲核交叉偶联反应方法学 (Scheme 1a)^[3]-[6]以及开环/亲电交叉偶联反应方法学^[7]相关研究报道的启发，Bologna大学的G. Bertuzzi与M. Bandini团队成功设计出首例采用镍催化剂促进的一系列环丁酮分子的羧基化开环反应方法学 (Scheme 1b)。

作者首先采用3-(2-卤芳基)环丁酮 1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[Ni(L7)Cl₂] 作为催化剂， AlCl₃作为添加剂，Zn作为还原剂, CO₂气体压力为1 atm，DMF作为反应溶剂，反应温度为40 ^oC，进而以70%的分离收率，获得相应的3-茚酮-1-乙酸产物2a。

在上述的最佳反应条件下，作者进一步对一系列环丁酮底物的应用范围进行如下研究 (Scheme 2)。

之后，该小组通过后续的一系列研究进一步表明，这一全新的羧基化开环策略具有良好的合成应用前景(Scheme 3)。

接下来，基于前期的相关研究报道^[6]-[7]，作者提出如下合理的反应机理 (Scheme 4)。

总结

Bologna大学G. Bertuzzi与M. Bandini研究团队成功设计出首例通过镍催化剂促进的一系列环丁酮分子的羰基化开环反应方法学，进而成功完成一系列3-茚酮-1-乙酸分子的构建。这一全新的羧基化开环策略具有良好的底物应用范围与优良的官能团兼容性以及潜在的合成应用价值等优势。

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