中國科學院上海有機化學研究所金屬有機化學國家重點實驗室王曉明課題組致力于研究多金屬物種參與的反應體系,包括通過金屬間電子傳遞、基團轉移實現挑戰性的轉化過程和探究內在規律、仿酶的雙多核金屬催化劑的開發和金屬團簇催化等。
酰胺結構是有機化學中常見的官能團之一,在精細化工、農業化學和制藥工業等相關的化合物中普遍存在。由于C-N鍵的共振穩定效應,酰胺羰基碳的親電性較弱,使得酰胺結構相對穩定,其轉化往往需要一些苛刻的條件。同時,酰胺是一類尚未被充分利用的含氮化合物,通過脫氧形成C-C鍵將其轉化為合成上重要的胺是合成化學家長期的目標之一,也是一個挑戰性的研究課題。近些年來,國內外多個課題組,包括黃培強教授、Dixon教授、Sato/Chida教授等采用三氟甲磺酸酐活化、過渡金屬催化的選擇性還原等策略實現了酰胺的活化和脫氧轉化,在該領域做出了突出的貢獻。
近年來,王曉明課題組通過多金屬協同的單電子轉移活化和雙金屬接力催化的方式實現了挑戰性的酰胺脫氧芳基化、多氟芳基化和不對稱炔基化(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202115497 ; Angew. Chem. Int.Ed. 2021, 60, 26604; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 17088等)。近期,他們融合金屬銥催化的酰胺選擇性還原與光促進的有機小分子催化,通過兩個催化循環的有序接力催化,成功地利用親電性自由基前體為官能團化試劑,實現了惰性酰胺脫氧生成β-官能化的胺(Cell Rep. Phys. Sci. 2022, 10.1016/j.xcrp.2022.100955)。親電性自由基前體(如α-羰基溴代物)在光促進下生成自由基,與酰胺硅氫化生成的烯胺中間體結合構建新的碳碳鍵,反應條件溫和,官能團兼容性好,為酰胺的脫氧官能團化反應提供了新的思路和策略。
圖 酰胺脫氧官能團化與可見光促進的有機小分子催化相結合
酰胺在金屬銥催化硅氫化的條件下,生成烯胺中間體。α-羰基溴代物在有機催化劑和可見光照的條件下,生成親電性的α-羰基碳中心自由基。這兩個活性中間體相結合,生成α-胺基自由基,進一步被氧化成亞胺正離子,再經金屬銥催化的還原,生成β-取代胺。該反應的底物普適性廣,官能團兼容性強,如氰基、甲氧基、鹵素、三氟甲基、硅基、雜環等官能團都能兼容。除了對自由基前體和酰胺底物的范圍進行了考察之外,作者還將該方法應用于一些藥物分子的修飾中。如二級胺Maprotiline、Nortriptyline、Fluoxetine衍生的酰胺、羧酸Oxaprozin衍生的酰胺、Adapalene衍生的溴代物等都可以應用于該反應,以中等到良好的產率得到相應的產物。
以上工作得到國家自然科學基金委、國科大杭州高等研究院、上海有機所以及金屬有機化學國家重點實驗室的大力資助。
參考資料:http://www.sioc.ac.cn/xwzx/kyjz/202207/t20220719_6482544.html
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