(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)
正文 能夠改變相鄰碳原子氧化水平的反應可以迅速從根本上來改變分子的反應性。基于β-官能化胺類化合物的重要性,使用酰胺作為起始原料,通過烯胺中間體直接實現β-官能化胺類化合物的合成具有重要的應用價值。最近,英國牛津大學Darren J. Dixon課題組報道了環狀和非環狀三級酰胺的羰基1,2-換位,從而一鍋法實現了1,2-和1,3氧合叔胺的合成。此外,合成出的β-官能化胺類化合物可以通過一系列合成轉化實現具有挑戰性的生物相關骨架的構建(Scheme 1)。 (圖片來源:J. Am. Chem. Soc.) 獲得此種反應性的關鍵是建立可靠的形成穩定烯胺中間體的反應條件,以實現非環狀酰胺和內酰胺底物的兼容。為了實現這一目標,作者選擇N-芐基己內酰胺1作為模板底物進行反應探索。通過一系列反應參數優化,作者得出當使用1 (1.0 equiv), [IrCl(CO)(PPh3)2 (1.0 mol%), TMDS(tetramethyldisiloxane),(1.5 equiv), DIPEA (1.2 equiv), 在CH2Cl2中室溫反應15分鐘。隨后加入mCPBA(1.1 equiv),在-78 oC反應16小時可以以63%的分離產率得到目標1,2-羰基換位產物3。其中,DIPEA的使用對形成穩定烯胺中間體至關重要(Scheme 2)。 (圖片來源:J. Am. Chem. Soc.) 在得到了最優反應條件后,作者對此1,2-羰基換位反應的底物范圍進行了探索(Scheme 3)。實驗結果表明一系列不同環尺寸(6-8元環)的內酰胺均具有良好的兼容性,以34-65%的產率得到相應的1,2-羰基換位產物3a-3n。高興的是,對于非環酰胺同樣可以參與轉化,以32-38%的產率得到相應的α-氨基酮產物3o-3q。值得注意的是,此體系對一系列復雜天然產物和藥物活性分子衍生物仍具有良好的普適性(3r-3t,28-49%),證明了此轉化的實用性。遺憾的是,在目前的反應條件下,一級酰胺和二級酰胺不能兼容,且N-芳基酰胺的反應性較差(Scheme 3A)。 有趣的是,稍微對反應條件進行改變,當在體系中加入還原劑LiAlH4淬滅時,可以通過對假定的β-羥基亞胺離子進行還原,從而得到β-氨基醇產物。例如,當底物1a經歷Ir-還原/mCPBA-氧化后,在體系中加入LiAlH4(4 equiv),可以以60%的產率得到β-氨基醇產物4a。此外,當使用NaBH4的甲醇溶液替代LiAlH4可以以同樣的產率得到產物4a。在此體系下,一系列內酰胺和酰胺均可順利實現轉化,以31-95%的產率得到相應的β-氨基醇產物4a-4f(Scheme 3B)。 (圖片來源:J. Am. Chem. Soc.) 接下來,為了進一步開發此1,2-換位策略的應用并研究其構建C-C鍵的潛力,作者利用酰氯作為親電偶聯配偶體來實現α,β-不飽和β-氨基酮的合成,從而獲得具有較高價值的1,3-氧合胺類骨架(Scheme 4)。當作者使用烯胺2a與苯甲酰氯反應后,通過氯化銨水溶液淬滅可以以71%的分離產率得到目標烯胺酮產物5a。一系列不同環尺寸的內酰胺和不同的氮取代基均可兼容,以25-82%的產率得到相應的環烯胺酮產物5a,5g-5j。此外,非環狀酰胺也可實現此轉化,以47-72%的產率得到產物5k-5m。接下來,作者對酰氯的底物范圍進行了考察(5b-5f, 28-61%)。整體來講,對位取代的芳酰氯與鄰位取代的芳酰氯和烷基酰氯相比產物較低。除此之外,芳基異氰酸酯(5q-5u)、苯磺酰氯(5o)以及丁炔二酸二甲酯(5p)均可順利參與反應,以35-81%的產率得到相應的產物5o-5u。值得注意的是,烯胺酮產物5n經LiAlH4還原后(73%),可轉化為肌肉松弛劑托哌立酮(tolperisone)。 (圖片來源:J. Am. Chem. Soc.) 最后,為了證明產物的實用性,作者進行了一系列衍生化實驗(Scheme 5)。首先,作者利用1a作為起始原料,將反應放大至5.0 mmol規模并降低銥催化劑用量為0.38 mol%時,仍可以以60%的產率得到產物3a(Scheme 5A)。隨后,作者使用3a與苯基格氏試劑反應以及通過Horner-Wadsworth-Emmons反應可以分別以84%和45%的產率得到β-氨基醇產物6a和γ-氨基酯產物6b。此外,產物3a中的氨基酮骨架還可以通過脫氧氟化以55%的產率得到β-二氟胺產物6c;通過Van Leusen反應以60%的產率得到β-胺基腈產物6d;通過Bucherer-Bergs環化以91%的產率得到螺環乙內酰脲產物6f;通過還原胺化/氫化以71%的產率得到具有較高應用價值的2-氨基吖庚因產物6g;通過Fried-la?nder喹啉合成反應可以以44%的產率得到三環產物6e。 接下來,為了進一步探索這種1,2-氧化還原換位方法的用途,作者使用一系列親核試劑來捕獲假定的中間β-羥基亞胺離子中間體(Scheme 5B)。在標準條件下,向體系中分別加入TMSCN、BnMgCl以及AlMe3,可以分別得到β-硅氧基-α-氨基腈6h(31%)和β-氨基醇6i(53%),6j(50%)。最后,作者受到Brown和Singaram工作的啟發,使用銥催化的還原/硼氫化/氧化以64%的產率得到氨基醇產物4a。 (圖片來源:J. Am. Chem. Soc.) 總結
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