JACS:首次铑催化的乙腈等价体取代反应——专一性引入氰甲基

JACS:第一次铑催化乙腈等价体取代反应

   

——氰甲基是专门引入的

   

   

作者:竹悠

   

导言

   

本文报告了一种铑催化氰化物甲基化反应,具有高度的三维选择性和专一性,可以通过四级烯丙基碳酸酯构建烯丙基腈化合物。该方法作为金属催化烯丙基取代反应的第一种反应,将稳定的乙腈阴离子和三有机硅基的碱衍生物引入氰化物甲基。此外,产品也可以作为合成的天然产品(-)-epilaurene和(-)-α-cuparenone中间体进一步证明了反应的实用性。

   

正文

   

JACS:首次铑催化的乙腈等价体取代反应——专一性引入氰甲基

   

腈基是天然产物和药物化学的重要官能团。然而,烷基腈作为前亲核试剂的应用仍然是一个挑战。由于氰基阴离子具有路易斯碱的性质,金属可能与氮或碳阴离子配合,形成稳定的双核配合物,导致过渡金属惰化。此外,在一级腈烷基化中,基底和产物α氢的酸性类似,常常生产双烷基化产物。

   

最近,加拿大女王大学P. Andrew Evans铑催化氰甲基反应报告发表在 J. Am. Chem. Soc 上。

   

Regioselective and Stereospecific Rhodium-Catalyzed Allylic Cyanomethylation with an Acetonitrile Equivalent: Construction ofAcyclic β-Quaternary Stereogenic Nitriles

   

Mai-Jan Tom,P. Andrew Evans

   

J. Am. Chem. Soc. 2020,142,11957–11961

   

DOI:https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c02316

JACS:首次铑催化的乙腈等价体取代反应——专一性引入氰甲基

   

P. Andrew Evans曾用铑(hodiumr) 催化了苯基腈α 不对称烯丙基化反应,如Scheme 1A所示。简单的烷基腈,如乙腈和手动非旋转烯丙基碳酸酯反应,可产生非环形四级手腈。另一方面,通过过过渡金属催化的氰化物甲基反应尚未开发出不稳定的硬碳负离子Scheme1B所示。

   

   

Scheme 1铑催化氰甲基反应背景介绍

   

(三甲基硅基)乙腈是一种重要的前亲核试剂,通过直接去质子化或断裂碳硅键产生稳定的阴离子或不稳定的碳正离子,如Scheme 1B所示。另一方面,三甲基硅基稳定的乙腈碳负离子在缺乏铜催化剂时会发生共轭加成反应,因此其本质是一种较软的亲核试剂。然而,这些阴离子在金属催化的偶联反应中很少使用。在铑催化烯丙基的替代反应中,稳定的乙腈碳负离子与四烷基碳酸酯发生替代反应,产生新的四氰甲基产物,腈或氰基团可以继续衍生成其他官能团。因此,本文首次发现了铑催化的高三维选择性和专一氰甲基反应,可以构建非环形四级三维手腈化合物,如Scheme 1C所示。

   

四级烯丙基碳酸酯2a和(三甲基硅基)乙腈TMSAN 1a三苯基氧膦和铑催化剂作为底物Rh(COD)2OTf支链产品3在作用下生成a,以及少量的直链产物4a,虽然区域选择性很好,但收率只有32%。因此,作者调查了不同碱对反应的影响,即常规碱sBuLi、LDA、LiHMDS效果不好,产品3a聚烷基化产物没有出现,因此亲核试剂的稳定性可能是关键。作者继续调查乙腈的替代品,发现硅烷基的三维 ** 阻力越大,收率越高,如乙腈1d效果最好,收率提高到90%。表1列出了区域选择性条件。

   

   

表 1 优化铑催化四级碳酸酯取代反应的区域选择性条件

   

在优化条件下,作者调查了底物烯丙基碳酸酯 2aa范围。芳香环取代基础(entries 1-2)含有支链的脂肪族(entries 3-5)包含多个双键官能团(entries 6-7)以及含卤素、酯和腈的底物,不能用于常规方法(entries 12-15)均能中等到优异的收率,以及高区域选择性(19:1)获得相应的产品。

   

   

表2-1脂肪链碳酸酯底物

   

叔丁基烯丙基碳酸酯也可以扩展到芳香基和杂环衍生物(entries 16-27)(entry 16),无论是芳香基还是杂环基,富电子还是贫电子的电子状态,都获得了较高的收率和区域选择性(19:1)。

   

   

2-2芳香族碳酸酯底物

   

为了证明反应的实用性,手动非旋转( R)- 2q在最优化条件下,减少催化剂用量,获得产品( R)- 3q,不仅收率高,而且立体选择性高,产品近100% ee,如Scheme 2A所示。

   

产物( R)- 3q甲基酮化合物5可以继续衍生成其他重要的官能团化合物,如溴甲烷格氏试剂与相应的亚胺反应,并保持优异的三维选择性;化合物( R)- 3q化合物酰胺6在碱性条件下水解;使用DIBAL-H还原( R)- 3q为醛7,可以用于合成天然产物(-)-epilaurene 8和(-)-α-cuparenone 9中间体,如Scheme 2B所示。

   

   

Scheme 2. 铑催化氰甲基化物

   

结论

   

作者通过乙腈等价体(三硅烷基)乙腈开发了铑催化烯丙基氰甲基反应,以芳香基或烷基丙基碳酸酯,用芳香基或烷基代替。这也是第一次用三有机硅稳定腈阴离子代替碳酸酯引入的氰基作为重要的中间体,继续衍生氰基,构建复杂的天然产物化学结构。

   

   

Triphenylphosphine Oxide

   

产品编码T0625

   

CAS RN791-28-6

   

纯度/分析方法>988.0%(GC)

   

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