研究背景
将 CO₂ 作为 C1 合成子合成高值化学品不仅能充分利用这一廉价易得的气体资源,减缓化学工业对化石资源的依赖,还有助于开发绿色的化学品合成方案并发展负碳技术,降低化学合成过程对环境的影响。
其中,羧化环化反应能够将 CO₂ 整体引入有机化合物,是合成杂环化合物有效途径之一。早期研究较多的是底物和 CO₂ 双组分羧化环化反应合成噁唑烷酮、环状碳酸酯、环内酯等化合物,但没有实现底物中不饱和键的双功能化。
近年来,能够在羧化环化的同时实现底物不饱和键双功能化的多组分的羧化环化反应引起了关注与重视,先后发展了碘分子或碘试剂促进的羧化环化,基于自由基机理的三组分羧化环化,以及钯催化的多组分羧化环化。
近十年来,新的有机钯中间体以及其活化不饱和键的能力不断被发现并证实,这为钯催化的多组分羧化环化反应提供了广阔的发展空间。
论文详情
▲ | Scheme 1. Activation of C≡C bond via acylpalladium and the promotion effect on carboxylative cyclization. |
近日,南开大学李红茹、何良年教授团队根据芳基碘对钯催化剂的氧化加成以及 CO 插入形成酰基钯中间体对碳碳三键的活化作用,设计了炔丙胺、芳基钯、CO₂ 和 CO的四组分羧化环化反应(Scheme 1),该成果以”Palladium-Catalyzed Carboxylative Cyclization of Propargylic Amines with Aryl Iodides, CO₂ and CO at Ambient Pressure”为题,发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Communications上。
在反应中,芳基碘对钯催化剂 (A) 氧化加成形成芳基钯中间体 (B),随后 CO 插入 C-Pd 键,形成酰基钯中间体 (C),C 能够有效活化碳碳三键,促进炔丙胺与 CO₂ 形成的氨基甲酸阴离子对碳碳三键的亲核进攻,形成具有环外双键的噁唑烷酮化合物;同时,由于环外羰基和双键的存在,使其在碱性环境中不稳定,从而发生双键向环内迁移,最终获得 4-芳酰甲基-2-噁唑酮类化合物。
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该方案不仅适用于端炔型炔丙胺,还适用于内炔型炔丙胺 (Scheme 3),同时具有广泛的基团兼容性,能够在羧化环化的同时向分子中引入多种芳酰基基团。分子中芳酰基及其相邻活性亚甲基的存在,为产物分子提供了丰富的衍生位点;同时,基于酰基钯活化不饱和键促进的羧化环化反应也为设计基于其它有机钯中间体活化碳碳三键促进 CO₂ 羧化环化反应提供了启示。
▲ | Scheme 3. Palladium-catalyzed carboxylative cyclization towards functionalized 2-oxazolones. |
论文信息
Palladium-catalyzed carboxylative cyclization of propargylic amines with aryl iodides, CO₂ and CO under ambient pressure Shuai-Fang Cai (南开大学), Li-Qi Qiu(南开大学), Wen-Bin Huang(南开大学), Hong-Ru Li(南开大学), Liang-Nian He(南开大学) Chem. Commun., 2022, 58, 6332-6335 https://doi.org/10.1039/D2CC01635D