咨询电话:021-58952328
Nature Catalysis:硫酯合成新方法——Ru催化羟基/巯基脱氢偶联2020-11-04

第一作者:Jie Luo通讯作者:David Milstein通讯作者单位:魏茨曼科学研究所
研究背景和意义硫酯(Thioester)在化学、生物学领域中扮演者重要角色,但是此类分子的经典合成通常较为浪费,缺少原子经济性。
传统合成硫酯的方法缺点:需要化学计量比的酰基化试剂对硫醇进行酰基化反应,该方法学中需要加入催化剂或者活化试剂,并且产生大量副产物和废料。
图1.经典方法和新开发的方法比较
主要内容有鉴于此,以色列魏茨曼科学研究所David Milstein等报道了醇、硫醇之间的脱氢偶联合成硫酯,同时释放氢气的反应过程,该反应过程不产生废料(仅生成氢气),以氮杂蒽基(acridine)修饰的Ru螯合物分子作为催化剂,在六甲基二硅氧烷溶剂中反应,并且无需加入添加剂。通过等化学计量比的醇、硫醇,以高选择性和高产率合成了大量硫酯产物分子。
图2.反应设计Scheme图
反应实施
图3. 反应实施和优化
反应优化。3-苯基-1-丙醇(1a)、正己硫醇(Hex-SH)作为原料在N2保护条件和150 ℃中进行偶联反应,考察了不同Ru的螯合物催化剂,PNP-Ru(Ru-1)、PNN-Ru(Ru-2)、PNNH-Ru(Ru-3)、氮杂蒽-Ru(Ru-4、Ru-5),作者发现Ru-1~Ru-3几种Ru的螯合物未见产物生成,在Ru-4催化剂的反应中生成了少量自身偶联产物在Ru-5作为催化剂的条件中,在HMDSO(六甲基二硅氧烷)溶剂中实现了95 %的产率。当在反应中加入1倍量KH的二氧六环中反应,未见产物生成;当加入0.5倍量Et3N,产率仅仅70 %。
底物拓展图4. 底物拓展
底物拓展。对醇的种类进行拓展,芳基醇、烷基醇、含胺基、酯基、烯基的醇都能够很好的进行反应。此外,除了醇,本方法学同样能够将醛基作为反应物进行脱氢偶联反应。
反应机理
图5. 反应机理Scheme
机理研究。Ru-5催化剂通过硫醇分子的S孤对电子结合生成I中间体(Ru-6),随后消除一分子H2,生成配位不饱和II中间体,随后通过外球机理对醇经由中间体III进行脱氢反应生成醛分子,该III中间体过程是生成硫酯物种的决速步。生成醛分子后,醛和硫醇生成半硫缩醛,随后通过外球脱氢反应过程(IV)生成硫酯,催化剂回到初始状态。
作者简介1968、1969、1976年于耶路撒冷希伯来大学分别获学士学位、硕士学位 (J. Blum教授)、博士学位。1977年在科罗拉多州立大学做博士研究员(J. K. Stille教授),1979年起在杜邦公司做工作,1987年入职魏茨曼科学研究所,1996-2005 魏茨曼科学研究所有机化学部门长。2000年起,任职Kimmel分子设计中心主任。http://www.weizmann.ac.il/Organic_Chemistry/milstein/
参考文献及原文链接Jie Luo, Michael Rauch, Liat Avram, Yael Diskin-Posner, Guy Shmul, Yehoshoa Ben-David & David Milstein*. Formation of thioesters by dehydrogenative coupling of thiols and alcohols with H2 evolution, Nature Catalysis 2020DOI: 10.1038/s41929-020-00514-9https://www.nature.com/articles/s41929-020-00514-9

最新产品
园区介绍