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光促进镍催化手性胺与芳基溴的C-N偶联反应合成N-手性芳基胺

钯催化Buchwald-Hartwig胺化反应、铜催化的Ullmann-Ma反应是现代药物合成中应用最广泛的反应之一,在合成化学领域得到了广泛应用,被列为现代药物合成中20种最常用的反应之一。相对于钯,金属镍更容易发生单电子转移,也更廉价,将光催化与镍催化体系结合,为有机合成中C-N键的构建提供了一种新的思路。尽管该领域取得了系列重要进展,但是手性胺、手性氨基醇、氨基酸或酯参与的手性保持的选择性C-N键偶联反应体系亟待研究。通过这类C-N键偶联反应得到的产物手性N-芳基胺、N-芳基氨基醇、N-芳基氨基酸或酯是合成天然产物、农药、香料、染料、和药物分子的重要砌块。


针对这一难题,陕西师范大学薛东利物浦大学肖建良课题组从手性氨基化合物出发,实现了镍催化芳基卤化物与手性胺的选择性C-N键偶联反应。该方法使用可溶性有机胺DBU作为碱,紫光(390-395 nm)为光源,无需外加光敏剂,反应条件温和,底物适用范围广。手性脂肪胺、氨基醇、氘代手性胺、手性芳胺以及氨基酸酯均可适用于这一催化体系,得到对应的手性保持的N-芳基胺类化合物。芳基溴化物尤其是含对碱和亲核试剂敏感基团的底物在C-N偶联反应表现出高的反应活性;异丙基、甲氧基等邻位取代的芳基溴化物对于该体系也表现出了高的活性。溴代复杂药物分子在该催化体系中也表现出了高的反应活性和官能团兼容性,为镍催化C-N偶联反应在天然产物和药物合成的应用提供了研究基础。相关研究工作发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。


作者对于反应机理进行了初步研究。紫外-可见吸收光谱分析表明:Ni(OAc)2-联吡啶络合物在 350-800 nm范围内的吸收峰明显强于Ni(OAc)2与(R)-1-苯乙胺形成络合物的吸收峰,很可能是吸光的主要物种。原位质谱分析证明:当醋酸镍、联吡啶和手性胺共存时,主要检测到了Ni(OAc)2-联吡啶络合物的存在,说明联吡啶与镍的配位能力明显强于手性胺。当原位制备的Ni(OAc)2-联吡啶络合物在紫光照射下1小时后,加入自由基捕获试剂N-叔丁基-α-苯基硝基(PBN),电子顺磁共振(EPR)光谱观察到了醋酸根自由基与PBN的加合物,表明Ni(OAc)2-联吡啶络合物在光照下可以发生均裂,生成醋酸根自由基和Ni(I)物种。进一步的研究发现,Ni(OAc)2-联吡啶络合物在光照下原位产生的Ni(I)物种在避光条件下可以催化该C-N偶联反应。由Ni(II)(OAc)2-dMebpy 和Ni(0)(dMebpy)(cod) 络合物原位产生的Ni(I)物种在光照和避光条件下都可以催化该C-N偶联反应。这些机理研究实验初步证明镍催化剂可能通过 Ni(I)/Ni(III) 循环完成催化过程。


陕西师范大学化学化工学院博士研究生宋戈洋为论文第一作者,陕西师范大学薛东教授和利物浦大学肖建良教授为论文通讯作者。该工作得到国家自然科学基金及高等学校学科创新引智计划支持。


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Chiral Arylated Amines via C-N Coupling of Chiral Amines with Aryl Bromides Promoted by Light

Geyang Song, Liu Yang, Jing-Sheng Li, Wei-Jun Tang, Wei Zhang, Rui Cao, Chao Wang, Jianliang Xiao,* and Dong Xue*

Angew. Chem. Int. Ed.2021, DOI: 10.1002/anie.202108587 


薛东教授简介


薛东, 陕西师范大学化学化工学院教授、博士生导师、院长,应用表面与胶体化学教育部重点实验室主任。1993年1993-2000年在陕西师范大学化学系学习,获得学士、硕士学位。2005年在中国科学院成都有机化学研究所获理学博士学位。2007年10月-2009年12月分别在美国Colorado State University和 The Scripps Research Institute 从事博士后研究。中国化学会高级会员、有机化学学科、应用化学学科专业委员会委员, 国家外专局应用表面与胶体化学引智基地学术委员会委员。主要从事光催化剂的设计、合成及其参与的催化反应研究,具有生理活性化合物及手性药物的合成研究。在Angewandte Chemie International Edition、Organic Letters, Chemistry-A European Journal,  Chemical Communications,Green Chemistry等期刊发表研究论文50多篇。获得Thieme Chemistry Journals Award奖。(部分相关成果见:Angew. Chem. Int. Ed., 202160, 5230-5234;Angew. Chem. Int. Ed.202059, 12714-12719;Angew. Chem. Int. Ed., 201857, 1968-1972.)


https://www.x-mol.com/university/faculty/12337 


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