利用辅助配体实现镍催化芳基亲电试剂和脂肪醇的C-O交叉偶联反应

上一篇 / 下一篇  2018-04-08 13:33:06/ 个人分类:科技前沿

C(sp2)-O-C(sp3)链接普遍存在于天然产物和活性药物中间体中,因此合成脂肪族伯醇和仲醇的芳香醚受到了广泛的关注。这类醚当中的一部分可由酚和烷基亲电试剂通过SN2化学来制备,如Williamson酯合成方法。使用(杂)芳基亲电试剂的互补方法同样很受欢迎,因为这类方法可以利用容易获得的脂肪醇。通过SNAr化学铜催化(Ullmann醚合成)制备烷基(杂)芳基醚的成功例子很有限,并且这类方法通常需要活泼的(杂)芳基溴或碘以及强反应条件。与之相反的是,钯催化(杂)芳基亲电试剂与伯/仲脂肪醇的交叉偶联反应大量涌现,使得相对廉价且丰富的(杂)芳基氯能够参与转化。合适的辅助配体与钯生成的LnPd(aryl)(alkoxide)型催化中间体能够促进C(sp2)-O键还原消除过程而避免不需要的β-H消除过程(图1A)。富电子且空间位阻大的膦配体,如RockPhos、Ad-BippyPhos和JosiPhos CyPF-tBu的效果尤其明显(图1B)。尽管钯催化方法取得了显著进展,研究人员仍在开发其他方法,期望用储量更为丰富的过渡金属代替昂贵且稀缺的钯。


C-O交叉偶联     镍催化     辅助配体     PAd-DalPhos     CyPAd-DalPhos     J. Am. Chem. Soc.PAd-DalPhos、     CyPAd-DalPhos

图1. 脂肪醇和(杂)芳基卤化物的交叉偶联

(来源:J. Am. Chem. Soc.


由镍催化C(sp2)-N交叉偶联反应可知(Acc. Chem. Res. 201548, 1717-1726),与钯催化方法相比,在镍催化脂肪醇和(杂)芳基氯的交叉偶联反应中,C(sp2)-Cl键氧化加成更温和,并且β-H消除更不容易发生。MacMillan及其同事报道了利用光氧化还原催化促进的镍催化C(sp2)-O交叉偶联(图1C),该反应成功使用了脂肪伯醇和仲醇,但亲电试剂仅限于(杂)芳基溴(Nature 2015524, 330-334)。来自加拿大达尔豪斯大学(Dalhousie University)的Mark Stradiotto课题组在早期开发了PAd-DalPhos辅助配体(图1D),并将其用于镍催化C(sp2)-N交叉偶联反应(Nat. Commun.20167, 11073)。近日,课题组又报道了辅助配体PAd-DalPhos和CyPAd-DalPhos参与的镍催化C(sp2)-O偶联反应,一系列脂肪伯、仲、叔醇和(杂)芳基(拟)卤化物均能成功参与这类反应。相关论文发表在J. Am. Chem. Soc.上(DOI: 10.1021/jacs.8b01800)。


研究初期,作者用1-氯萘(1a)和4-甲基-1-戊醇(2a)或2-丙醇(2b)反应,筛选了不同的辅助配体和无机碱(图2)。实验结果表明,预催化剂C1C2具有明显优势,尤其是C1;无机碱NaOtBu的效果最好;底物2b的反应活性要低于2a;亲电试剂换成1-溴萘或者增加2b的当量,均可以提高产物4a的产率。


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图2. 反应条件筛选

(来源:J. Am. Chem. Soc.


接下来,作者使用上述优化后的条件对反应底物进行了筛选,可以看到,脂肪醇和芳基亲电试剂的适用范围都非常广泛(图3,4)。


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图3. (杂)芳基亲电试剂与伯醇的交叉偶联

(来源:J. Am. Chem. Soc.


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图4. (杂)芳基亲电试剂与仲、叔醇的交叉偶联

(来源:J. Am. Chem. Soc.


总结:

Stradiotto课题组使用PAd-DalPhos和CyPAd-DalPhos辅助的镍预催化剂实现了脂肪伯、仲、叔醇和(杂)芳基亲电试剂的C(sp2)-O交叉偶联反应,为这类反应提供了除钯催化和光氧化还原催化以外的其他选择。


通讯作者:


C-O交叉偶联     镍催化     辅助配体     PAd-DalPhos     CyPAd-DalPhos     J. Am. Chem. Soc.PAd-DalPhos、     CyPAd-DalPhos

Mark Stradiotto教授



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