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碳碳双键断裂不稀奇,那碳碳‘单’键断裂搭配官能团化呢?2019-02-20

在合成复杂的有机化合物时,碳碳成键与断键所扮演的角色举足轻重。从一个药物分子或天然物的逆合成分析中,如果在化学家的口袋里有更多的成断键方法能拿出来,将有机会有效减少合成步骤,进而降低合成成本与失败几率。然而,在一般条件下,碳碳键的断裂并不简单。如果能有个方法有效进行碳碳键的断裂,那些过去无法用有效率方法合成的复杂化合物,将有机会被顺利的合成。那么过去有没有碳碳键断裂的例子?肯定是有的,不过目前的例子仍然是从碳碳双键的断裂而来。另外,从文献中可以知道,碳碳键的断裂通常搭配的是新的键生成,像是烯烃复分解反应中,碳碳双键断裂进而形成的另一组新的碳碳键,或是在臭氧分解反应中,把烯烃变为两组新的酰基,实现碳氧键生成。

图片来源:Science

 

但是,回到问题的核心,碳碳单键断裂呢?但当考虑C(sp3)-C(sp3)单键断裂和官能化时,难度就大多了。过去,碳- 碳单键的断裂,除非是在环张力很大的紧密环中,才有机会断裂,而在这个月的Science中,伯克利大学的Richmond Sarpong课题组则成功使用了银盐和Selectfluor把饱和的氮杂环,如哌啶和吡咯烷中的C(sp3)-C(sp3)键裂解,获得了开环后的氟化胺衍生物。

图片来源:Science

 

该报道将环胺成功开环,而环胺解构功能化的发展在药物和农用化学品特别有用。借由这种环胺官能化和后期底物多样化发展的策略,他们成功建立了以环胺作为氨基烷基的合成子,并为有价值的结构提供一种更新的合成路线。从他们的报道可见,吡咯烷和哌啶在银盐的加入下,银首先氧化与氮相邻的碳形成羟基氮杂环,然后通过显而易见的自由基机理进

在这篇报道中,他们实现了约20种的饱和氮烷基环的开环官能团化,并且也把这个碳碳断键氟化反应给应用到了含有哌啶酸的短肽上。

图片来源:Science

 

利用这个简单的方法来达成环胺开环氟化,未来将很有潜力被药物和农用化学领域中的多样化合成采用。 此外,从逆向合成的观点来看,现在,环胺则可以被认为是氨基烷基的自由基中间体的合成子,未来将可以与各种基团进行偶联反应,以解决各种不同的合成手段的需求。

本文作者:Jose B. Roque, Yusuke Kuroda, Lucas T. Göttemann, Richmond Sarpong

Deconstructive fluorination of cyclic amines by carbon-carbon cleavage

Science 361, 171–174 (2018)

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