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可见光引发未活化烯烃的抗马氏加氢反应2022-02-25

未活化烯烃的加氢官能化是合成化学中不可或缺的手段。鉴于将亲电子物质添加到烯烃中本质上遵循马尔科夫尼科夫规则,区域选择性开关提出了一项重大挑战。

为了实现具有挑战性的抗马尔科夫尼科夫选择性,硼氢化已被确立为基本的合成转化(方案 1a)。通过添加衍生自吡啶鎓盐的烷氧基自由基,实现烯烃的区域选择性双官能化(方案 1b)。这些已被公认为用于烯烃官能化的通用反应中间体,并应用于各种合成转化。除此之外,Nicewicz 及其同事实现了烯醇的反马尔科夫尼科夫氢官能化,嵌入 2-苯基丙二腈作为氢原子供体(方案 1c)。作者德国明斯特大学Frank Glorius教授的小组之前可以证明,与烷基羧基相比,烷氧基羰基氧基 R(方案 1)是在不发生脱羧的情况下进行这种加成反应的有希望的化合物候补者。 R的脱羧速率很慢,这使得使用双功能碳酸肟作为自由基前体能够氧化未活化烯烃(方案 1d)。

 

为了验证这一理论,作者合成了化合物(2a)。当在光催化条件下使用抗坏血酸作为供体的烯烃 1a 使用这种新型试剂时,可以观察到所需的产物 4a,尽管产率很低。基本的底物特性是执行快速 HAT 并传播自由基机制。筛选条件结果见表1所示,随后,又研究了不同吡啶鎓盐的影响(见表 2)。

 

在优化的条件下,作者着手探索抗马氏规则加氢反应的底物范围,并开始研究各种烯烃(见表 3)。

此外,与致癌作用相关的石胆酸 (4zb) 衍生底物和葡萄糖衍生底物 (4zc) 被有效转化为相应的加氢产物。进一步评估了烷氧基羰基氧基上的不同取代基(表 3)。乙基 (4ga)、甲基 (4gb) 和异丁基取代基 (4gc) 在该协议中可以很好地耐受,并成功地以高产率添加到环辛烯中。为了分析关键参数对反应结果的影响,应用了敏感性评估并显示反应非常稳健。

 

在探索了该方法的底物范围后,作者对潜在的反应机制进行了初步研究。(方案2)

 

作者开发了一种温和的光催化方法,用于未活化烯烃的抗马尔科夫尼科夫加氢氧化,补充了已建立的硼氢化/氧化方案。烷氧基羰基氧基自由基的选择性形成是通过对吡啶鎓盐的仔细分子设计实现的,吡啶鎓盐易于合成并在还原时产生所需的自由基。2-苯基丙二腈的利用是高效夺取氢原子和自由基链增长的关键。该协议允许转化各种未活化的烯烃,包括具有广泛官能团耐受性的萜烯。此外,可以使用该协议对各种生物活性化合物进行功能化,机制研究提出了一种由计算研究支持的激进链机制。

 

 

Visible-Light-Initiated Hydrooxygenation ofUnactivated AlkenesA Strategy for Anti-Markovnikov Hydrofunctionalization

 

Linda Quach, Subhabrata Dutta, Philipp M. Pflüger, Frederik Sandfort, Peter Bellotti, and Frank Glorius

 

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c05555

ACS Catal. 2022, 12, 2499−2504

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