Chem. Eur. J. :易配位杂环的Buchwald-Hartwig偶联反应

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广东药科大学刘丰收副教授和Rutgers University的Szostak教授课题组共同报道了一类苊基为骨架结构的柔性大位阻氮杂环卡宾钯催化剂,实现了易配位的杂环氯代芳烃与杂环芳胺的高效Buchwald-Hartwig (BH) 偶联反应。

图示1. Pd-PEPPSI-INonAn催化剂

过渡金属钯催化的BH偶联反应是制备芳胺类化合物的高效方法,在有机化学、药物合成及功能材料等领域有着广泛应用。尽管如此,含杂芳环底物的BH偶联反应仍面临巨大挑战,实现钝化底物的BH偶联反应依赖于高效催化体系的开发。


本论文合成了一类新型柔性大位阻氮杂卡宾钯催化剂:以苊基为骨架结构,在芳胺的2,6-位引入长链烷基取代基。这种设计从电子效应和位阻效应双管齐下,促进BH偶联反应的进行。(1) 苊基骨架(BIAN)具有比氢原子骨架更强的σ给电子能力,有利于杂环氯代芳烃 C-Cl键的氧化加成。同时BIAN也具有更强的π*接受电子能力,从而能大大加速还原消除步骤。(2) 刚性的苊基骨架能够阻止卡宾配体中芳胺CAr-N键的自由旋转,使其位阻效应比氢原子骨架钯配合物更大,能抑制杂原子与金属钯的配位以及促进还原消除步骤。(3) 卡宾配体中芳胺的2,6-位引入的长链烷基具有良好的柔性,在反应过程中,它能通过烷基链构象的调整而保证氯代芳烃有空间发生氧化加成。


实验表明此系列催化剂中Pd-PEPPSI-INonAn对BH偶联反应具备广泛的底物适用性。对于各类挑战性的杂环底物如:噻吩、噁唑、噻唑类氯代芳烃以及含有多杂原子的芳胺底物等都有优异的兼容性。此外,该催化剂能够促进多氯代芳烃的多取代反应和分步反应,为构建多功能芳胺以及拓展其应用具有积极意义,同时该类卡宾钯配合物为高效BH偶联反应催化剂的设计提供了新的思路。

论文信息:

Buchwald-Hartwig Amination of Coordinating Heterocycles Enabled by Large-but-Flexible Pd–BIAN–NHC Catalysts

Dong-Hui Li,# Xiao-Bing Lan,# A-Xiang Song, Md. Mahbubur Rahman, Chang Xu, Fei-Dong Huang, Roman Szostak, Michal Szostak*, Feng-Shou Liu*

广东药科大学为第一通讯单位,第一作者为李东辉和兰小兵(兰小兵目前就职于湘南学院),刘丰收副教授和Rutgers University的Szostak教授为共同通讯作者。


Chemistry—A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202103341


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