JACS:苯炔构建新方法

  行业动态     |      2024-01-27 18:13

  苯炔是一类反应活性极高的化合物,可以通过多种转化方式高效构建多取代苯,广泛应用于药物、农药、液晶等领域,是一种极具应用价值的反应中间体。然而,苯炔前体的合成路线往往十分复杂且条件苛刻。为开发苯炔化合物的简便合成方法,利用简单底物在温和条件下通过两步反应,实现形式上脱氢构建苯炔。该方法通过区域选择性引入及消除硫鎓离子,实现简单芳烃通过形式上脱氢形成苯炔。最重要的是,所得苯炔中间体可再进行胺化反应,从而提供一种不同于传统方法的C-H胺化策略。相关工作发表在顶级期刊J. Am. Chem. Soc.上(DOI: 10.1021/jacs.2c13007)。

  对于苯炔化合物的相关研究,已有近一个世纪之久。作为一种反应活性极高的中间体,苯炔难以实现分离储存。对于苯炔前体化合物而言,在反应过程中一定要充分实现苯炔的反应价值,因此开发新型苯炔前体是苯炔化学中极为重要的研究部分。芳基卤化物作为最简单的苯炔前体,商业来源非常广泛,目前市售的芳基卤化物可达上千种。然而其作为苯炔前体的使用过程中,需要使用诸如氨基钠、氨基锂等强碱作为必要的添加剂,这极大地限制了酸敏感底物的应用。另一种常用的苯炔前体邻三甲基硅基三氟甲磺酸苯酯则具有相对温和的反应条件,且具有优异的化学选择性和区域选择性,但是此类试火星电竞网页版 火星平台剂的合成步骤较为繁琐,目前市售的相关化合物种类较少,因此该类苯炔前体的使用同样具有较大的限制。开发易于合成的苯炔前体,在温和条件下实现苯炔化合物的构建,将对于苯炔化学领域产生极大的推进作用。

JACS:苯炔构建新方法(图1)

  在最理想状态下,苯炔前体可以通过脱氢的方式实现苯炔化合物的产生,并且能够兼容底物中卤素原子、吸电子基团以及活泼氢的存在。作者提出利用两步反应,通过形式上的脱氢方法实现苯炔的构建,通过在特定位点引入噻蒽基团构建鎓离子,并利用噻蒽作为离去基团,实现苯炔的构建。该方法结合了芳基卤化物及邻三甲基硅基三氟甲磺酸苯酯作为苯炔前体的优势,在温和条件下高效高选择性构建苯炔化合物。

  作者首先选用4-氯苯基噻蒽鎓盐作为苯炔前体的模板底物,通过与呋喃的环加成反应构建环氧二氢萘化合物。在不同的反应条件下,作者发现反应溶剂、温度、碱添加剂、离去基团以及抗衡离子对于反应均有不同程度的影响。值得一提的是,在相同的反应条件下,用溴原子作为离去基团时,并没有得到苯炔与呋喃的环加成产物。该方法不仅提供了一种新型苯炔前体化合物,更重要的是,可以通过选择非活化芳烃,通过形式上的脱氢构建苯炔中间体,并通过串联反应对其进行官能化修饰。

JACS:苯炔构建新方法(图2)

  为验证反应的普适性,作者考察了一系列取代芳烃。反应通过两步进行,首先是芳烃的硫鎓离子化反应,随后在碱的作用下得到苯炔中间体,并被活性试剂捕获。对于带有卤素、给电子基团、吸电子基团的芳烃底物,都可以顺利地产生苯炔中间体,与呋喃发生[4+2]环加成反应,并以中等到优异的收率得到目标产物。除了呋喃作为苯炔中间体的捕获试剂外,N-Boc吡咯(3a)、硝酮(3b)也可以与噻蒽鎓离子产生的苯炔发生环加成反应,以优异的收率得到目标产物。此外,利用胺作为苯炔的捕获试剂,同样也可以得到胺化产物,实现富电子芳烃的胺化反应。

JACS:苯炔构建新方法(图3)

  随后,为进一步验证该反应的适用性,作者将该合成路线与传统基于苯炔中间体的合成路线进行对比。首先,为构建2t化合物,通过传统路线利用芳基溴作为苯炔前体,在强碱作用下,仅以最高19%的核磁收率得到与呋喃的环加成产物。由于酯基和氯原子的存在,使得该体系无法耐受过强的碱。而利用作者开发的形方法,利用大位阻的LiHMDS做碱,最终以两步55%的收率得到目标产物。另一方面,对于2u化合物的构建,如果通过传统的邻三甲基硅基三氟甲磺酸苯酯作为苯炔前体,需要五步反应,最终收率为20%;而利用新开发的方法,可以从邻二甲氧基苯出发,通过两步反应以63%的总收率得到目标产物。相比之下,该方法较传统构建苯炔的方法可以明显提高反应的步骤经济性和收率。

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  另外,通过苯炔中间体来实现富电子芳环的C-H胺化反应,可以得到与传统路线不同的胺化产物。由于噻蒽鎓离子优异的反应性质,前期已有报道在过渡金属存在的条件下,可以实现富电子基团邻位的胺化反应。而通过苯炔中间体,由于不同的电子效应,富电子基团的间位是该反应的位点,因此可以得到间位胺化产物。作者利用对甲氧基氯苯作为底物,通过形式上脱氢构建苯炔中间体,实现了甲氧基间位不同的胺化反应(3e-3g)。

JACS:苯炔构建新方法(图5)

  总结:作者通过形式上简单芳烃的脱氢实现了一种苯炔中间体构建的新方法。该策略运用噻蒽基团作为双电子氧化剂,在相对温和条件下与芳烃构建硫鎓离子作为苯炔前体。该方法具有良好的官能团耐受度,并为苯炔的合成提供了一个更高效、高选择性的路线。同时,这类苯炔前体可以衍生出更多基于苯炔中间体的化学反应,通过不同的捕获试剂得到更复杂的分子结构。同时该方法也为不同于传统位点选择性的芳基取代反应提供了思路。

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