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方法|Gaunt团队:叔胺活化催化C(sp3)-H

 化解Chem 2021-06-08

引言

第一作者是Jesus Rodrigalvarez
通讯作者是剑桥大学教授Matthew J. Gaunt

该研究报道了通过叔胺活化作用,催化C(sp3)-H官能团化



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 简介

发展稳定的合成叔胺的催化方法为化学合成提供了一个持续的挑战。

统计表明,大约26%的药物和农药化学品包含有叔胺结构,开发实用的催化方法合成和修饰这些重要的分子,对于有机合成化学家而言,还是很有挑战的。

靠近叔胺氮中心的非活化C-H键,通过选择性的一步转化,制备多样性的化学实体,这将是实现叔胺多功能化、复杂化的有力方法。

通过叔胺结构促进金属催化C(sp3)-H活化,仍然是难以捉摸的:

作者认为这一方法缺陷的一个可能原因是,在存在许多过渡金属盐和常用氧化剂的情况下,叔烷基胺中的富电子氮原子很容易发生分解反应,从而阻止了所需的C-H活化途径(图1b)。

考虑到叔烷基胺在重要的生物分子中的普遍存在,以及引入接近于氮基的芳基实体的方法的潜在意义,发展由叔烷基胺介导的催化C(sp3)-H活化策略,构建分子骨架功能化,生物相关分子的片段偶联和后期功能化是一个尚未满足的合成需要:

在此,作者报道了一种Pd(II)催化的方法,通过C(sp3) -H功能化将芳烃加成到叔烷基胺中


2
反应探索
理论研究:

理论计算表明,醋酸钯为催化剂时,金属钯与叔胺协同,不利于C(sp3)-H键的裂解,但是有利于β-H的消除
相反,当使用含乙酰胺基羧酸配体与钯形成的络合物作为催化剂,反应将有利于进行C(sp3)-H键的裂解,同时抑制β-H的消除

根据上述理论,作者尝试开发叔烷基胺辅助的C(sp3)-H活化,经过研究,发现可以实现:




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适用范围
研究获得最佳反应条件后,作者开始将该方法进行底物适用性研究:

上述结果表明,该方法具有非常广泛的底物适用范围,可以用于多种结构特异化合物的多官能化

进一步,应用该方法,作者继续拓展适用范围:

实验结果表明,该方法还可以实验手性和非对映异构体的选择性制备


评述


经过对叔烷基胺特性的研究,结合钯金属催化的特点,作者开发了一种配体使能的Pd(II)催化γ-C(sp3) -H芳基化过程,能够选择性地将一系列叔烷基胺与芳基硼酸功能化。
该反应不仅能够构建功能化叔胺,合成生物活性分子并作为后期功能化工具,还可以对映体选择性地进行合成制备


化解 chem,一起全合成

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