Cookie-Einstellungen
     
 
 
新闻
上海大学龚和贵教授课题组:草酸二苯酯作为羰基等价物的镍催化还原羰基化反应 2022-03-15
化学.jpg

#Thieme未来星计划荣誉推出有机化学专题,我们将与未来星计划的小伙伴们持续推荐解读相关的论文与研究,欢迎关注。同时,欢迎感兴趣的小伙伴加入我们。

本期推荐 & 解读  BY

朱雨欣 | 中科院上海有机所

↓ 有机化学专题丨04

过渡金属催化的插羰偶联反应是合成羰基化合物的策略之一。近年来,Ni催化剂在这一领域有所发展。CO气体的使用通常会抑制Ni催化剂的活性,但通过使用羰基等价物例如Fe(CO)5或氯乙酸酯能够使反应顺利进行(图1)。

基于上述背景,龚和贵课题组以草酸二苯酯为羰基源,发展了一类Ni催化的插羰偶联反应,可以应用于对称酮的合成。这一方法也作为溴化物或对甲苯磺酸酯类烷基亲电试剂羰基化反应的补充。

1.jpg

图1|研究背景

Letter

Ni-Catalyzed Reductive Carbonylation of Alkyl Halides to Form Dialkyl Ketones Using Diphenyl Oxalate as CO Surrogate

Yuren SunLei SuWeiqi TongKen YaoHegui Gong

上海大学材料科学与工程学院

上海大学理学院超分子化学与催化研究中心

Synlett 2021; 32(17): 1762-1766
DOI: 10.1055/a-1550-7935

首先作者以1为模板底物对反应条件进行优化。经过筛选,确定了联吡啶配体L1a,MgCl2、吡啶作为添加剂、Zn为还原剂的条件下,能够以较高收率得到偶联产物3(图2)。此外,对照实验表明Ni、配体以及Zn均是反应的必要条件,而添加剂MgCl2和吡啶能使反应的收率提高(图2 entry 11-15)。

2.jpg

图2|反应条件优化

应用上述最佳条件,作者对反应的底物范围进行了探索。首先,对于双烷基链的亲电试剂反应收率较高(4,5)。端位苯氧基(6,7)或苄氧基底物(8,9)的产率有所下降,与烷基底物相反,位阻增加时产率反而有所提高。其它亲电试剂例如环或杂环溴代物、一级烷基溴化物也以中等至良好的收率(40%-74%)取得较好的反应结果。可以看到,反应的整体产率不高,其中主要副产物来自氢化-脱卤产物。此外,亲电试剂范围也基本局限于端位衍生化的烷基溴化物。

3.jpg

图3|反应底物拓展

随后,作者以对甲苯磺酸酯类化合物作为亲电试剂对反应体系的兼容性进行了简单的研究。他们发现,在将原有反应条件进行调整后,能以中等至优异收率得到相应的二烷基酮化合物(图4)。另外,交叉偶联的实验表明这一体系不适用于合成不对称二烷基酮化合物,反应的收率较低(见正文 Scheme 4)。

4.jpg

图4|反应兼容性研究

作者对这一反应提出了可能的机理。首先,作者认为CO的产生途径可能是草酸二苯酯在Zn或Ni(I)物种的作用下发生单电子还原生成自由基负离子,随后发生C-C键断裂,生成的自由基及阴离子均可产生CO(图 5 Scheme 5)。羰基化过程可能是Ni(0)与烷基溴发生氧化加成后经由Zn还原为Ni(I),随后发生羰基插入及另一分子烷基溴的氧化加成,还原消除生成产物后再经过Zn的还原完成催化循环(图 5 Scheme 6a)。另一种可能的机理是烷基二价镍直接进行羰基化,与烷基自由基发生单电子氧化生成Ni(III)物种再进行还原消除生成产物,生成的Ni(I)经过烷基溴与Zn的作用生成零价镍继续参与催化(图 5 Scheme 6b)。

5.jpg

图4|底物范围的研究

作者尝试了克级规模的制备,反应的产率有所下降,在实际应用中还需要对反应条件进行调整(图 5)。

6.jpg

图5|反应机理研究

总结与评述


龚和贵课题组发展了一类镍催化的插羰偶联反应,其中应用草酸二苯酯作为一种新型的羰基源,反应条件温和,能够兼容多种官能团,可作为一种二烷基酮的合成方法。不足之处在于反应的收率总体不高,底物范围也有所局限,催化体系依赖于多种添加剂,可能需要进一步研究与发展。

Synlett

2.454  ↑22%

Impact Factor 2020

本刊是一份国际期刊,以个性化短评和初步简报的形式报告有机合成化学的研究成果和当前趋势。它涵盖了所有涉及有机合成的科研领域,包括催化、有机金属、医药、生物学和光化学,也包括其他相关学科,同时也可通过其发表科学原始数据。

阅读本刊更多论文,请点击这里