NHC/光氧化还原共催化烯烃氨酰化合成β2,2-氨基酯
前沿
β-氨基酸作为一类优势骨架在药物设计中具有独特的应用潜力,同时也是有机合成中的重要中间体。其根据分子中取代基的位置分为β3-, β2-, β2,3-, β3,3-, 和β2,2-氨基酸这几类。由Mannich反应类型合成β-氨基酸是最为普遍的策略,但是,主要合成β3, β2, 和β2,3-氨基酸,对于β2,2-氨基酸衍生物合成仍然具有重大挑战。近年来,利用光催化PCET,EnT,SET过程得到的氮中心自由基(NCRs),并实现其与烯烃的化学转化能够合成含氮化合物。其中,Glorius组利用该策略成功合成β3-氨基酯化合物(Nat. Chem. 2022, 14, 1174-1184)。另外,近来由NHC-自由基中间体的化学转化构建C-C键受到广泛关注。基于此,西北大学Karl A. Scheidt团队在其前期NHC-自由基中间体化学转化研究基础上,报道了NHC/光氧化还原共催化焦碳酸酯、酰亚胺与偕二烯烃的自由基加成反应,高选择性合成β2,2-氨基酯化合物DOI:10.1021/jacs.3c09875 (图1)。
图1来源J. Am. Chem. Soc.
实验结果
首先,作者选用N-Boc苯甲酰胺1a,二乙基焦碳酸酯2a和α-甲基苯乙烯3a为模板底物,进行反应条件的优化。发现以Az-1为NHC催化剂,PC-1为光催化剂,K2CO3 为碱,MeCN为反应溶剂,在427 nm的蓝色LED灯照射下18 h,能够以85%的分离收率得到目标化合物4a(图2)。
图2来源J. Am. Chem. Soc.
随后,作者在得到最佳反应条件后,对底物进行普适性考察。各种类型的偕二烯烃、焦碳酸酯和酰亚胺均能适用该催化体系,得到相应的目标化合物(图3)。
图3来源J. Am. Chem. Soc.
最后,作者对该反应提出了一个可能的机理。首先,NHC Az-1在碱作用下脱氢得到活化NHC催化剂,并与焦碳酸酯2发生亲核加成得到中间体IV。中间体IV经历单电子氧化过程得到NHC-自由基中间体V。另一方面,酰亚胺I阴离子中间体经历单电子还原得到关键的酰亚胺自由基中间体II,随后与烯烃发生加成反应得到苄基自由基中间体III。最后,中间体III与中间体V发生自由基交叉偶联反应得到最终产物4(图4)。
图4来源J. Am. Chem. Soc.
编者结语
西北大学Karl A. Scheidt团队成功利用NHC/光氧化还原共催化策略,实现酰亚胺、焦碳酸酯与烯烃的加成反应,高区域选择性地得到β2,2-氨基酯化合物。该方法的实现,为NCRc的化学转化提供了一种新的思路。
原文链接:https://doi.org/10.1021/jacs.3c09875
Nao Tanaka, Joshua L. Zhu, Oniya L. Valencia, Cullen R. Schull, and Karl A. Scheidt*
参考文献:
4. ACS Catal. 2021, 11, 2925-2934
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