化学化哲高校黎书华课题组发展了一,发布散文澳门巴黎人信誉网投

1,3-共轭二烯的选择性氢芳基化是一种简单、高效的合成烯丙基取代芳烃的方法,在合成化学上具有重大意义。目前,该类烯烃的氢芳基化反应往往通过渡金属催化芳烃的C-H键活化机制或金属路易斯酸催化的芳烃的傅-克烷基化机理发生。然而,这些体系通常需要较高的反应温度,并且其中涉及的碱性官能团在反应过程中往往存在兼容性的问题。因此,发展温和、高效的催化策略实现1,3-二烯的选择性氢芳基化是一个重要课题。

近日,我校化学系本科毕业生陈伟豪(第一作者,我校13级本科生,2017年毕业)及陈阳在国际顶尖化学期刊《德国应用化学》(Angew.
Chem.
Int.Ed.)上发表论文。他们采用了新颖的NHC过渡金属催化剂,实现了烯醚与末端烯烃的交叉氢烯基化反应(cross-hydroalkenylation),首次高效地合成了在有机合成上很重要的1,2-和1,3-双取代烯丙基醚。这一项工作由化学系副教授何振宇指导、博士后李扬共4人合作完成。

澳门网上娱乐网址,最近,我校化学化工学院黎书华课题组基于量子化学计算结合实验研究发展了一种新的氢芳基化方法,利用有机硼路易斯酸和苯酚类衍生物实现1,3-共轭二烯的选择性氢芳基化反应。相关成果发表在德国应用化学杂志(Angew.
Chem. Int. Ed, 2018, DOI: 10.1002/anie.201811729)。

含取代基的烯丙基醚是常见和有用的有机合成底物,但在过去的几十年来它们仍然很难直接且有效地获得。它们的合成经常需要使用当量的金属,卤素或者反应添加剂,结果使合成和废物处理两方面的成本都很高,大大限制了其大规模的合成及应用。因此,如何能使用简单的底物,如何通过发展环境友好的催化合成方法,来合成这些常用的烯丙基醚是一个非常重要的问题,这个难题一直吸引了大量化学家的目光。

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过渡金属催化的交叉氢烯基化反应具备极高的原子经济性和步骤经济性,理论上它是一种能够把大量的烯醚与末端烯烃底物转换为成各种各样烯丙基醚的理想方法。然而,此前化学家们已进行了多次尝试,但仍然受限于不利的副反应(例如氧的孤对电子与过渡金属的不利配位作用以及b-OR消除反应等等)
,结果烯丙基醚一直只能以次要产物或以非常低的收率形成。

澳门网上赌搏网站,澳门巴黎人信誉网投,图1. B3催化的1,3-共轭二烯与苯酚的选择性氢芳基化反应

澳门网上赌搏网站 2图1.
催化合成烯丙基醚中的挑战和这项工作的成果

该工作中,理论计算发现B3与苯酚缔合形成的路易斯酸碱复合物I能够显著增强苯酚的酚羟基酸性,可将1,3-共轭二烯质子化,进而发生亲电烷基化反应并生成相应的氢芳基化产物4aa
。与其它竞争反应通道(如共轭二烯的二聚、产物的分子内环化等)相比,选择性生成1,2-氢芳基化产物是动力学有利的。后续实验条件的优化,以及同位素标记等实控制实验验证实了理论计算提出的机理。进一步的底物研究表明,以B3为催化剂,可以很方便地实现一系列1,3-共轭二烯和苯酚的氢芳基化反应。该方法也能实现克级规模的合成,得到的产物‒烯丙基苯酚类衍生物可进一步发生分子内环合反应,生成苯并四氢吡喃或苯并呋喃等衍生物。此外,作者还将该方法被成功地应用于复杂药物相关分子的结构修饰。

何振宇团队的工作中,采用了烯醚和末端烯烃作为底物,廉价金属镍作为过渡金属催化源,易合成的卡宾作为配体,硼盐作为负离子,再用原位催化的方法,首次突破上述副反应和选择性的限制,一步便能合成含取代基的烯丙基醚。值得注意的是,该工作共提供了三种类型烯丙基醚的催化合成方法,并实现了高效、高选择性以及扩展了底物的应用范围。工作中的NHC-镍氢催化剂都是由何振宇课题组自主研发,其中实现该反应位置选择性反转(从3号产物反转成4号产物)的关键配体L2镍催化剂则是由本科生在何振宇的指导下自主设计合成并应用的。这反转也是第一次在NHC氢化烯基化体系中高效、高选择性地实现。

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图2. 假设的B3催化的1,3-共轭二烯与苯酚的选择性氢芳基化反应机制

图2. 该反应所使用的配体卡宾

化学化工学院黎书华教授为该工作的通讯作者,化学化工学院王国强博士和博士生高留洲为该文章共同第一作者,程旭教授参与了论文的指导工作。该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。

这个系统的电子效应还改变了一般交叉氢烯基化反应化学选择性的倾向。它可以让大位阻的末端烯烃在与小位阻的烯醚的竞争下作为烯烃给体(alkene
donor),不再只限于空间位阻效应为控制化学选择性的基础。换一种说法,它与过去发现的NHC催化的氢烯基化反应的化学选择性基础不同,底物的电子效应而非位阻效应主导了该反应。结果是它首次让空间位阻比较庞大的末端烯烃,例如带杂原子硅或硼取代的末端烯烃,能作为烯烃给体而且还达到更高的反应速率以及高效的位置选择性。另外在有机合成方面,该反应的产物含乙烯基硅烷和硼酯取代基,它可以结合Hiyama和Suzuki-miyaura等进行交叉偶联反应,影响范围更多更广。由于这个系统的应用范围很广,团队现在正申请美国(US
regular)和中国专利。

(化学化工学院 科学技术处)

澳门网上赌搏网站 5图3.
由使用新颖NHC氢烯基化反应系统带来的化学选择性逆转和新的底物应用范围

该研究得到了南方科技大学提供的经费支持以及国家青年千人计划,深圳市科创委、国家自然科学基金的大力支持。

论文链接:

供稿:化学系