水相中钯碳催化的烯丙基取代反应外文翻译资料

I II III

Entry nucleophile Pd/C Ph₃P Base solvent t(h) product Conversion^a yield^b

(Mol%) (Mol%)

a用¹H NMR对粗反应混合物进行了测定。b分离产物的收率。c分离出了4%的支链异构体。d采用Degussa AG公司5% Pd/C (E105 CA/W)的。

结果与讨论

优化反应条件。为了评估Pd/ c催化的烯丙基烷基化在水中的反应的可能性，我们首先选择乙酸肉桂酯1作为模型底物，以对甲苯磺酸钠(p-TsNa)为亲核试剂(表1)。对许多参数进行了评估。在最优条件下，水相中乙酸肉桂酯1和对甲苯磺酸钠(p-TsNa)在10%的Pd/C ^[10]对应1%的Pd/C和4%的Ph3P在空气的条件下相应的烯丙基砜2，收率96% (entry 3)。温度从70度降到40度，在搅拌的条件下搅拌36个小时导致只有40%的转化率(entry 1)。增加催化剂的含量在一定程度上提高了反应速率，但显著降低了收率(entry 2)。或者，可以使用水和二甲醚的混合物作为溶剂，尽管在本例中收率较低(entry 4)。当三苯基膦不存在时，烯丙基烷基化反应速率较慢，但在搅拌24h后总转化率较高。然而，随后的研究表明，在无pph3的Pd/C条件下，支链烯丙基乙酸酯的转化率较低。磷化氢可能作为Pd的稳定剂，在原位生成反应性更强的Pd(0)-PPh3复合物。无钯催化的烯丙基化最近有报道^[11]。然而，在我们的实验中，在Pd/C缺失的情况下没有反应发生。开始对材料进行了定量回收 (entry 6，7)。结果表明这是一个真正的Pd/ c催化反应。从这些初步结果可以看出，不需要水溶性磷酸酯或相转移催化剂或表面活性剂就可以得到高收益。

反应范围。为了进一步探索这一新工艺的范围，我们考察了三种不同烯丙基乙酸酯与各种亲核试剂的反应。该反应与各种氮、硫、氧、碳亲核试剂具有广泛的相容性。不管亲核试剂的性质如何，线性烯丙基乙酸酯1的产率都很好(高达96%)。以吗啉为亲核试剂时，DME作为共溶剂的转化率较好(entry 4)。然而，应该指出的是，使用相同的共溶剂和p-TsNa没有观察到任何改善(entry 4)。虽然p-TsNa和吗啡啉不需要碱，但K2CO3是氧和碳亲核试剂的首选碱。对于Meldrum酸，只有双烷基化产物才能得到高收率的产物(94%，entry 6)。另一个值得评论的要点是反应的区域选择性。与大多数均相pd催化的反应类似，只有线性化合物形成，但吗啡啉的情况除外，其中4%的支化区域异构体也被分离(entry 5)。

与预期的一样，支链烯丙基乙酸酯的反应活性较低，需要5 mol % Pd/C与20 mol % Ph3P反应，才能在可行的产率下完成反应。随着Pd/C-Ph3P用量的减少，反应时间显著延长，乙酸酯与相应醇发生竞争性水解副反应。即使反应时间延长，烯丙基乙酸酯1也没有观察到这种现象。而在5mol % Pd/C条件下，乙酸酯3和4的水解率均小于5%。而Meldrum s酸提供了由二烷基化过程产生的单一产物(条目11,15)，而二乙基丙酸的使用只产生了单烷基化产物(条目14)。这些结果是没有预料到的，因为单烷基化是类似的均相pd催化反应的主要结果。尽管文献中已经知道Meldrum s酸与醋酸4的反应^[12]，据我们所知，，由双烷基化产生的化合物还没有被描述。其他亲核试剂也能与支化的醋酸酯良好反应，扩大了催化体系的范围。

干燥10% Pd/C，虽然价格便宜，商业上可以买到，但在空气气氛下是自燃的，在大规模操作时需要特别注意。为了使反应更安全，我们设想使用湿式Pd/C。当Pd(OH)2完全不起作用时，5% Pd/C (Degussa AG的e105 CA/W)的产率和反应时间与10% Pd/C(条目)的产率和反应时间相似(entries 3,8,13)。

表三：Pd(PPh3)4和Pd/C的比较

在基板上即我们比较了用Pd(PPh₃)₄，和Pd /C 制备烯丙基亚砜15的结果。各催化体系的优化步骤见表3。虽然需要较高的温度，但使用与Pd(PPh3)4^[13]相比，Pd/C使相应的烯丙基砜15的收率(95%)更高，且对所期望的线性异构体15具有更大的区域分辨能力。这些结果突出了异构系统的效率Pd/C催化剂相比“经典”均相Pd (PPh3) 4催化剂。机理的研究。均相的Pd/C催化的烯丙基反应已被广泛研究，综述在方案1中。烯丙基离去基I氧化加到Pd(0)上得到(e3 -烯丙基)钯(II)配合物II，与各种亲核试剂反应生成烯丙基化合物III。为了进一步了解Pd/ c催化的烯丙基化机理，我们检测了p-TsNa与两种不同的乙酰酯(17和18)的反应。根据上述机理(表4)。正如预期的那样，烯丙基砜2是观察到的唯一一种无论醋酸盐性质如何，产率都非常相似的产物。乙酸酯17重新排列成线性烯丙基砜2 (entry1)， (Z)-乙酸烯丙酯18异构化为(E)-烯丙基(entry2)。我们从这些观察中得出结论Pd/ C催化的烯丙基取代在水中进行的机理与在均相中Pd的催化机理相似。最近的一些研究表明Pd/ c催化的Heck^[14]和Suzuki^[15]反应通过溶解在溶液中的Pd物质通过均相催化途径进行。对于我们的反应，我们使用ICP-MS来评估Pd浸出到没有再沉积在木炭上的溶剂中的量。搅拌18小时后，在转化为1至2时，溶液的浓度增加Pd仅为4ppm(以引入的0.029 mmol Pd为基础)，表明反应所用金属中有1.3%已浸出到溶剂中。

表4机理研究进行

ａ用核磁共振氢谱(1H NMR)对粗反应混合物进行了测定。b分离产物的产率

表5不对称的尝试

ａ手性高效液相色谱法测定。b分离产物的产率

不对称的尝试最后，我们利用手性二膦配体研究了这种新型催化体系的不对称版本(表5)。虽然(-)DIOP诱导可忽略的对映体选择性，尽管产量很低(R)-BINAP提供80%的ee。虽然这些结果远远不能令人满意，但它们表明了对映体的选择性，原则上Pd/ c介导的烯丙基化是可能的。此外，据我们所知，这个结果是Pd/ c催化的不对称C-C键形成反应的第一个例子。因此，目前正在对这些初步结果进行进一步的优化。

总结

总之，我们报道了第一个Pd/ c介导的烯丙基取代反应。这种催化过程具有吸引力，环境友好，并且需要廉价的钯催化剂来源。这一过程应该具有工业规模的吸引力。虽然收益率保持适度，但是这是我们第一次证明了，不对称的可行性反应。所开发的方法因其实用性而具有广泛的应用前景。不久将报告使用这种方法的天然产物的全面合成。

实验部分

反式苯丙烯盐对甲苯亚砜（2）。采用p-TsNa (534 mg, 3 mmol)、Ph3P (15.7 mg, 4 mol %)醋酸肉桂酰1 (264 mg, 1.5 mmol) ，10% Pd/C (15.9 mg, 1mol %)溶于H2O (4 mL)中。混合溶液在70OC的条件下搅拌18小时。将混合物用硅藻土进行过滤，滤渣用二氯甲烷洗涤。水相用二氯甲烷萃取2遍，有机相用无水硫酸镁进行干燥，然后减压蒸馏。用闪光色谱法纯化得到无色固体2 (392 mg, 96%)。熔点:120°C(点燃^[16] 120 - 121°C)。红外(KBr):nu;1577, 1593, 2972, 3022 cm^-1. ¹H NMR (CDCl₃, 300MHz): delta;2.44 (s, 3H), 3.95 (dd, 2H, J ) 0.8, 7.5 Hz), 6.11 (dt,1H, J ) 7.5, 15.5 Hz), 6.41 (dd, 1H, J ) 15.5 Hz),7.29-7.34(m, 7H), 7.77 (d, 2H, J ) 8.3 Hz). 13C NMR (CDCl₃, 75 MHz):delta; 21.5,60.5,115.3,126.5, 128.4, 128.4, 128.6, 129.6, 135.5,135.8, 138.9, 144.7 . HRMS (ESI):检测C₁₆H₁₆O₂NaS (M N

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