光催化极性反转策略合成α-氨基膦氧
前沿
α-氨基磷酸/膦氧是一类具有N-C(sp3)-P结构单元的分子,在药物设计中具有巨大的应用潜力。目前,合成这类化合物的方法主要有:(i)由羰基、胺和烷基亚磷酸酯的phospha-Mannich反应 (Kabachnik-Fields反应);(ii)酰胺与亚磷酸酯的还原偶联;(iii)光催化α-氨基酸的脱羧膦酰化。但是,对于3氘代α-氨基膦化合物的合成仍然具有重大挑战。近年来,利用碳负离子的极性反转策略可以进行多样性的化学转化。基于此,郑州大学於兵团队报道光催化异氰、膦氧和D2O的三组分反应,成功合成氘代α-氨基膦氧化合物DOI:10.1021/acs.orglett.3c03193 (图1)。
图1来源Org. Lett.
实验结果
首先,作者选用2-异氰基-2-甲基丙烷1a和二苯基膦氧2a为模板底物,进行反应条件的优化。发现以4CzIPN为光催化剂,DIPEA为碱,H2O为添加剂,MeCN为反应溶剂,在405 nm的LED灯照射下12 h,能够以85%的收率得到目标化合物3a(图2)。
图2来源Org. Lett.
随后,作者在得到最佳反应条件后,对异氰和膦氧进行底物普适性考察,发现,发现各种类型的异氰及膦氧均能适用该催化体系,得到相应的目标化合物。并且,一些由天然产物分子修饰的异氰底物,也能得到目标化合物(图3)。
图3来源Org. Lett.
另外,当作者在反应体系中引入D2O时,能够成功在产物中引入氘原子,合成相应的氘代α-氨基膦氧化合物(图4)。
图4来源Org. Lett.
最后,作者对该反应提出了一个可能的机理。首先,催化剂4CzIPN在光激发下得到激发态4CzIPN*催化剂,并促使DIPEA经历单电子氧化过程产生氨基自由基阳离子中间体7。另外亚膦氧2a在中间体7作用下经历单电子氧化得到膦酰自由基中间体8。其与异氰发生自由基加成反应得到亚胺自由基中间体9,随后与D2O发生氘原子转移(DAT)得到中间体10。最后由中间体10经过进一步化学转化得到目标化合物(图5)。
图5来源Org. Lett.
编者结语
郑州大学於兵团队成功利用亚胺碳负离子极性反转策略,实现了异氰、亚膦氧和D2O的多组分反应,成功合成氘代α-氨基膦氧化合物。该方法的实现为N-C(sp3)-P 结构化合物的合成提供了一种新的思路,拓宽了N-C-P结构化合物的范围。
文献信息:Photocatalytic Umpolung Strategy for the Synthesis of α‑Amino Phosphine Oxides and Deuterated Derivatives
Chunhua Ma, Xiaofeng Li, Xiya Chen, Xing He, Shu-Ting Zhang,* Yu-Qin Jiang,* and Bing Yu*
参考文献:
1. Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202207063
2. Chem. Soc. Rev.2021, 50, 10733-10742
3. Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 21624-21634
4. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 964-972
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