ACS Catal.:光催化HAT-诱导脂肪胺α-C(sp3)−H键膦酰化
前言
氢原子转移(HAT)实现C(sp3)-H键官能团化反应,是有机合成中的重要策略。利用该策略能够成功实现C-C、C-B、C-O、C-N、C-S或C-X(卤素)键的构建,然而,对于C-P键的构建仍然具有重大挑战(图1A)。α-氨基膦酸广泛存在于医药分子中,传统合成方法聚焦于:(i)Kabachnik-Fields 反应;(ii)叔胺与亚磷酸酯的氧化偶联反应;(iii)氨基酸与亚磷酸酯的脱羧偶联反应(图2C)。但是,这类催化体系具有底物局限于叔胺、官能团兼容性差等缺点。因此,利用氢原子转移(HAT)策略,实现C(sp3)-H键直接转化为C-P键亟待解决。基于此,新加坡国立大学吴杰团队在其前期光催化反应研究基础上,报道了光催化HAT诱导脂肪胺α-C(sp3)−H键膦酰化反应DOI:10.1021/acscatal.3c04621(图1)。
图1来源ACS Catal.
实验结果
首先,作者在确定模板底物后,对反应条件进行优化。以Ir(p-Me-ppy)3 为光催化剂,在40 W的456 nm蓝色LED照射下,能够高效得到目标化合物(图2)。
图2来源ACS Catal.
随后,作者在得到最佳反应条件后,对底物普适性进行考察。各种类型的胺类化合物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ACS Catal.
最后,作者对该反应提出了一个可能的机理。首先,胺在激发态光催化剂作用下,脱除碘离子生成芳基自由基中间体A。随后,发生分子内的1,5-HAT历程,生成烷基自由基中间体B。紧接着,中间体B经历单电子转移历程,发生自由基极性交叉(RPC)得到亚胺离子中间体C。随后中间体C与亚磷酸酯通过亲核加成历程,发生Arbuzov-型反应得到目标化合物(图4)。
图4来源ACS Catal.
编者结语
新加坡国立大学吴杰团队利用分子内HAT、自由基极性交叉(RPC)和Arbuzov-型膦酰化反应策略,成功实现脂肪胺α-C(sp3)−H键构建C-P键。值得注意的是,2-碘苯甲酰基团充当分子内的HAT试剂。
文献信息:
Photocatalytic Hydrogen Atom Transfer-Induced Arbuzov-Type α‑C(sp3)-H Phosphonylation of Aliphatic Amines
Zhexuan Lei, Weigang Zhang,* and Jie Wu*
参考文献:
1. Science 2016, 352, 1304-1308
2. Nat. Chem. 2018, 10, 1037-1041
3. Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, No. e202202971
4. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 896-898
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