PdII催化N-烷基乙酰氨基引导的芳香 C-H 键活化Suzuki-Miyaura偶联反应外文翻译资料

 2023-01-07 04:01

PdII催化N-烷基乙酰氨基引导的芳香 C-H 键活化Suzuki-Miyaura偶联反应

原文作者：Zhangjie Shi,Bijie Li,Xiaobing Wan,Jiang Cheng,Zhao Fang,Bin Cao,Changming Qin和Yang Wang

原作者单位：Beijing National Laboratory of Molecular Sciences (BNLMS) PKU Green Chemistry Centre and Key Laboratory of Bioorganic Chemistry and Molecular Engineering

of Ministry of Education, College of Chemistry

关键词：C-C耦合，C-H活化，亲电取代，Suzuki–Miyaura反应

C-C键的形成是有机合成中的一个重要过程。Suzuki–Miyaura偶联就是构建C-C键最有用的方法之一，已被广泛应用于天然产物、合成药物和材料的合成中。在传统的钯催化Suzuki–Miyaura偶联中，C-X（X=Br，I，OTf；Tf=三氟甲基萘磺酰基团）被作为底物来启动Pd0的氧化加成，从而产生含有PdII的中间产物。最近的实验发现可以使用相对便宜且容易获得的有机氯化物作为启动的底物，但是就构建C-C键而言理想且环境友好的的方法其实是C-H键的直接功能化。

在过去的几十年里，研究员们对过渡金属催化的C-H功能化进行了广泛的研究。芳香族C-H键的直接芳基化已发展到无论有还是没有导向基团都能构建双芳基结构基元，这是许多相关药物和生物活性化合物的重要支架。在许多情况下，过渡金属络合物激活C-H键的方法可以提供一条直接通向C-M（M=金属）中间体的途径，该中间体也可以通过将低价过渡金属络合物氧化添加到有机卤化物中获得。相比而言，C-H键的直接活化可以得到同样有价值的产物，但不需要在原料中加入卤化物。虽然过渡金属催化的C-H键活化可以通过其它方法构建C-C键，但通过Suzuki-Miyaura型偶联形成C-C键的过程却鲜有报道。最近，Yu的研究小组报道了吡啶基和羧基引导的sp3或sp2 C-H键的烷基化反应。Sames研究小组报道了钌络合物与芳香族硼酸酯催化的sp3 C-H键的芳基化，并使用杂环为导向基团。再次，我们将报道在Suzuki-Miyaura偶合反应中，钯催化的由乙酰氨基引导的C-C键形成实现了芳香C-H键邻位芳基化的高度区域选择性。

先前，我们通过使用PdII催化反应开发了乙酰苯胺的高度区域选择性卤化反应[式（1）]。

( 1 )

而PdII介导的Suzuki–Miyaura偶联反应可在碱性条件下从该卤化物中发生[式（2）]。

( 2 )

在我们的卤化反应中，我们提出环钯配合物5为关键中间体，它与传统Suzuki- Miyaura偶联中氧化添加4在Pd0催化下氧化的反应完全相同。这种中间体5如果形成，将与硼酸发生金属交换并还原消除，形成C-C键。因此，我们假设通过乙酰苯胺与芳基硼酸的C-H官能化进行Suzuki–Miyaura偶联可以在适当的条件下进行（方案1）。

方案 1 Pd催化C-H键活化的Suzuki–Miyaura直接偶联反应的设计

然而，卤化反应和Suzuki–Miyaura偶联反应的反应条件可能并不兼容，因为两者尽管经过的是相同中间体5，但它们由不同的钯物种催化。卤化反应是在酸性条件下进行的，从而提高PdII物种的亲电能力，影响环糊化反应的进行。但其实，大多数Suzuki–Miyaura耦合则是在基本条件下进行的。这种差异使得这两种过程的结合变得困难，也使得从C-H键构建到C-C键变得困难。如果我们想直接通过钯与C-H键的功能化来构建C-C键，就必须克服这个问题。

我们首次尝试了以苯硼酸2a为试剂的偶联反应。由于底物1a在卤化反应中具有较高的反应活性，因此选择了该底物，并首次考察了以Cu(OAc)2为氧化剂的氯化反应。遗憾的是，在这次的反应中我们没有观察到所需的偶联产物，只有联苯作为苯硼酸的均偶联产物产生（表1，条目2和条目3），但发现Cu(OTf)2是该转化的氧化剂，并且观察到所需产物3 aa的产率为37%（根据气相色谱计算），副产物为大量联苯（表1，条目4）。对于Suzuki–Miyaura偶联反应，可以添加剂抑制其中的均偶联反应，因此我们在反应系统中测试了几种不同的添加剂。令人满意的是，Ag2O被发现是在我们系统中最有效的添加剂，可以作为助氧化剂、碱或两者兼有（表1，条目6）。

表 1 C-H活化条件下的Suzuki反应[a]

实验组

催化剂Pd

(mol%)

CuII

(equiv)

添加剂

(equiv)

3 aa

[%][b]

1

Pd(OAc)2 (5.0)

-

-

＜5

2

Pd(OAc)2 (5.0)

Cu(OAc)2 (1.0)

-

＜5

3

Pd(OAc)2 (5.0)

Cu(OAc)2 (1.0)

Cu2O (1.0)

＜5

4

Pd(OAc)2 (5.0)

Cu(OTf)2 (1.0)

-

37

5

Pd(OAc)2 (5.0)

Cu(OTf)2 (1.0)

Cu2O (1.0)

37

6[c]

Pd(OAc)2 (5.0)

Cu(OTf)2 (1.0)

Ag2O (1.0)

85

7

Pd(OAc)2 (5.0)

Cu(OAc)2 (1.0)

Ag2O (1.0)

＜5

8

Pd(OAc)2 (5.0)

[Cu(acac)2] (1.0)

Ag2O (1.0)

＜5

9

Pd(OAc)2 (5.0)

PhI(OAc)2 (1.0)

Ag2O (1.0)

＜5

10

Pd(OAc)2 (5.0)

1,4-苯并基隆 (1.0)

Ag2O (1.0)

＜5

11

Pd(OAc)2 (5.0)

酮(0.5)

Ag2O (1.0)

＜5

12

Pd(OATFA)2 (5.0)

Cu(OTf)2 (1.0)

Ag2O (1.0)

71

13

PdCl2 (5.0)

Cu(OTf)2 (1.0)

Ag2O (1.0)

6

14

[Pd(PhCN)2Cl2] (5.0)

Cu(OTf)2 (1.0)

Ag2O (1.0)

12

15

[Pd(PPh3)2Cl2] (5.0)

Cu(OTf)2 (1.0)

Ag2O (1.0)

16

16

[Pd(dba)2][d]

Cu(OTf)2 (1.0)

Ag2O (1.0)

59

17

-

Cu(OTf)2 (1.0)

Ag2O (1.0)

＜5

18

Pd(OAc)2 (5.0)

-

Ag2O (1.0)

＜5
  1. 所有反应均在标准条件下用1 a（0.2 mmol）与苯基硼酸（0.4 mmol）进行；acac=乙酰丙酮，OTFA=三氟乙酸，Tf=三氟甲基磺酰基。[b] 以正十二烷为内标物，用气相色谱法计算收率。[c] 分离产物收率。[d] dba=反式，反式二亚苄基丙酮。

对于其他铜盐——如Cu(OAc)2和[Cu(acac)2]，反应进行得不好（表1，条目7和条目8）。其他常见的无机和有机氧化剂对这种转化是无效的（表1，条目9-11）。不同的钯物种也被进行了测试。Pd(OTFA)2对这种转化具有类似的催化活性（表1，条目12）。而[Pd(PhCN)2Cl2]、PdCl

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