有机所林国强/上中医冯陈国团队:芳基溴代物的偶联环化反应合成稠环类化合物
时间:19/10/31

发展高效的化学反应,是有机合成化学家们不懈追求的目标。利用较活泼的有机中间体,进行多步串联反应,是实现这一目标的有效手段。双碳结合的环钯物种作为有机过渡金属反应中常见的中间体,通过串联双官能团化反应,可以同时实现两结合碳位点的官能团化。但是,此类反应存在着较大的挑战,既要克服多种可能的副反应,也要对反应的化学选择性、区域选择性、空间选择性进行有效地控制。近期,中科院上海有机化学研究所林国强院士(点击查看介绍)和上海中医药大学冯陈国研究员(点击查看介绍)团队应用芳基/烯基环钯物种实现Pd催化的串联环化反应,发展了一类高效合成稠环化合物的新方法(见图1)。

图1. 芳基溴代物的偶联环化反应合成稠环类化合物。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


相对于研究较多的芳基/芳基环钯、芳基/烷基环钯,芳基/烯基环钯由于烯基的存在,使可能发生的副反应增多,极大地增加了对化学选择性,区域选择性控制的难度。研究团队通过深入探索配体、碱、溶剂等因素对反应的影响,找到了最优反应条件,促进了预期反应的同时,实现了各类副反应的有效抑制和反应选择性的高效调控(见表1)。

表1. 反应条件优化。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


在随后的底物普适性考察中,该方法表现出强大的兼容性(见图2)。对于多种具有活性取代基的芳基溴代物,该反应仍然能顺利发生。有趣地是,具有多反应位点的杂芳基溴代底物,通过该反应可以单一地获得目标产物(见图3)。作者认为,在此类底物中所表现出的优秀区域选择性是源于不同反应位点 C-H 键的活性。


该反应所产生的稠环类化合物,是一类在药物,材料分子中都比较常见的骨架。反应产物可进行多样化转化,并可实现克级放大反应,进一步增强了该反应的潜在应用性。利用这一方法学,Merck公司报道的具有 OLED效应的化合物11,仅需一步即可以61%的产率获得(原方法需5步,产率为13%)(见图4),也为这一反应的应用性提供了一个很好的例证。

图2. 含烯基芳基溴的适用范围。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


图3. 芳基溴的适用范围。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


图4. 应用性研究。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


研究团队对于反应机制也进行了探索。利用高分辨SAESI-MS,并结合二级碎片及同位素分布分析,确证了芳基/烯基环钯物种的存在,为设想的反应机制提供了强有力的实验证据。

图5. 环钯物种。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.


相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上,第一作者为魏东博士。该研究工作得到了国家自然科学基金委、上海市科委项目、上海市教委项目和上海高水平大学顶尖优势创新团队的大力支持。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Sequential Cross-Coupling/Annulation of ortho-Vinyl Bromobenzenes with Aromatic Bromides for the Synthesis of Polycyclic Aromatic Compounds

Dong Wei, Meng-Yao Li, Bin-Bin Zhu, Xiao-Di Yang, Fang Zhang, Chen-Guo Feng, and Guo-Qiang Lin

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201910792


导师介绍

林国强

https://www.x-mol.com/university/faculty/15626

冯陈国

https://www.x-mol.com/university/faculty/78592


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