余金权课题组：脂肪酸直接羰基化反应合成环状酸酐

如何从简便易得的原料出发来构建合成中常见的骨架一直以来是有机化学中急需解决的问题。无保护官能团（如羧酸、胺、酮及醇）导向的C−H官能团化反应很好地为解决该问题提供了新的思路。

近日，美国斯克里普斯研究所（The Scripps Research Institute, TSRI）的余金权（点击查看介绍）课题组报道了通过对脂肪酸直接羰基化来合成琥珀酸酐等一系列环状酸酐（图1）。产物琥珀酸酐又能进行下一步的开环及脱羧偶联反应，从而得到多种形式上脂肪酸β位官能团化的产物。相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，其他作者为庄哲及Alastair N. Herron。

图1. 脂肪酸羰基化反应及其在脱羧偶联反应中的应用

余金权课题组长期致力于通过配体的设计，利用常见的未保护的官能团（羧酸或胺）直接作为导向基，来构建一系列有机化学中常见且重要的骨架。如在2018年，通过双齿硫配体的设计，作者实现了对于脂肪酸的β位烯基化反应，并用于合成各类γ-丁内酯产物。^[1] 作者设想能否将该反应扩展到β位羰基化反应，从而构筑琥珀酸酐骨架。于是，作者以1c为模板底物开始进行对插羰反应的尝试。令人欣喜的是，使用Mo(CO)₆作为易得易操作的固体一氧化碳源和AgNO₃作为氧化剂，目标琥珀酸酐产物2c能够被检测到。通过配体的进一步调控，双齿硫配体L12能够显著地促进插羰反应，并以72%的分离收率得到开环苄基保护的琥珀酸酯2c’（图2）。作者认为双齿硫配体不仅促进碳氢活化反应的进行，并且在Pd(II)/(0)催化循环中稳定Pd(0)并协助其的氧化再生。

图2. 脂肪酸羰基化反应配体的探究

基于此，作者对该反应的底物范围进行了研究（图3）：三级脂肪酸、二级脂肪酸以及环丙甲酸均适用于该反应体系，从而合成一系列琥珀酸酐产物。此外，该体系又能进一步扩展到构筑六元环状酸酐（如2ae）。

综上，通过对配体的设计，余金权课题组报道了一种对脂肪酸直接羰基化来合成琥珀酸酐等一系列环状酸酐的方法。后续对琥珀酸酐的开环及脱羧偶联反应，能够合成多种形式上脂肪酸β位官能团化的产物，从而突显了琥珀酸酐在合成上的应用价值。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Syntheses of Cyclic Anhydrides via Ligand-Enabled C−H Carbonylation of Simple Aliphatic Acids

Zhe Zhuang, Alastair Neale Herron, Jin-Quan Yu

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202104645

导师介绍

余金权

https://www.x-mol.com/university/faculty/694 

参考文献：

1. Zhuang, Z.;† Yu, C.-B.;† Chen, G.; Wu, Q.-F.; Hsiao, Y.; Joe, C. L.; Qiao, J. X.; Poss, M. A.; Yu, J.-Q. Ligand-enabled β-C(sp³)−H olefination of free carboxylic acid. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 10363−10367.