ACS Catal.：乙烯基重氮乙酸酯的独特亲电转化及其应用

CBG资讯 · 公众号 · · 2024-05-30 17:18

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近日， 美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校Michael P. Doyle课题组报道了一种Brønsted酸（triflimide，HNTf ₂ ）乙烯基重氮乙酸酯分别与醌缩酮和醌亚胺缩酮的形式[3+2]-环加成反应，以良好的收率得到高度官能团化的重氮乙酸酯衍生物 。所得产物通过进一步的化学选择性转化，可合成一系列杂环化合物。相关研究成果发表在 ACS Catal. 上（DOI: 10.1021/acscatal.4c01291）。

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乙烯基重氮化合物可用来合成多种复杂化合物。其经过渡金属催化反应形成金属卡宾中间体，进而可以通过环丙烷化和C−H插入反应合成多种天然产物，并且还可通过分子间[3+n]-环加成生成多种碳环和杂环化合物。此外，它们与亲电试剂的反应可以发生在乙烯基位或重氮碳上。前期，Michael P. Doyle课题组（ ACS Catal. 2021 , 11 , 9869）使用醌缩酮、醌亚胺缩酮和Eschenmoser盐作为合适的亲电试剂或其前体与3-芳基或3-甲基-2-重氮-3-丁烯酸酯反应，通过提供亲核试剂/碱来抑制氮气的释放，为制备结构复杂的重氮化合物提供了替代策略（Scheme 1a）。近日，Michael P. Doyle课题组开发了一种乙烯基重氮乙酸酯的亲电加成反应，为结构复杂的重氮化合物的合成提供了一种简便方法，通过后续反应可直接合成一系列新型杂环化合物（Scheme 1b）。

（图片来源： ACS Catal. ）

肟基乙烯基重氮化合物的催化[3+2]-环加成反应研究（Scheme 2）。 研究结果表明，当以HNTf ₂ 作为催化剂，DCM作为溶剂，一系列不同取代的肟基乙烯基重氮乙酸酯衍生物 1 均可与奎宁的缩酮衍生物 2a 顺利进行反应，以中等至良好的收率和高非对选择性获得产物 3 。其次，醌亚胺缩酮 2b 也以良好的收率得到相应的环加成产物 3o 和 3p 。其中， 3o 在室温条件下具有较低的非对映选择性，而在0°C下具有出色的非对映选择性。

（图片来源： ACS Catal. ）

其它乙烯基重氮化合物的催化[3+2]-环加成反应研究（Scheme 3）。 首先，苯乙烯基重氮乙酸甲酯（ 4 ）可分别与 2a 或 2b 反应，可以良好的收率和优异的非对映选择性合成相应的苯并二氢呋喃衍生物 5a 和苯并二羟基吡咯衍生物 5b 。然而，对于乙基乙烯基重氮酯（ 7 ）与非取代的2-重氮基-3-丁烯酸苄酯（ 10 ），反应以中等至良好的收率得到苯并吡喃衍生物 9 或苯并呋喃衍生物 12 。并且，需在更低的反应温度下（0°C），才能生成 α -重氮乙酸酯衍生物 8 和 11a 。此外，通过进一步延长反应的时间，可进行相应的迁移、重排等反应，以中等至良好的收率得到相应的苯并吡喃衍生物（ 6 和 9 ）和苯并呋喃衍生物（ 12 ）。

（图片来源： ACS Catal. ）

苯并氢呋喃基- α -重氮乙酸酯的催化迁移反应的选择性研究（Scheme 4）。 当以 3a 作为底物，通过对不同的催化剂筛选后发现，以Rh ₂ (OAc) ₄ 作为催化剂，可获得80%收率的迁移产物， 13a （1,2-碳迁移）: 14a （肟基的1,2-迁移）为1.6:1。同时，当以 3b 作为底物，Sc(OTf) ₃ 作为催化剂，在室温下反应，可以85%的收率得到迁移产物， 14b : 13b > 20:1。并且，在0°C下反应，使用Rh ₂ (OAc) ₄ 和HNTf ₂ 作为催化剂时，同样具有出色的选择性。

（图片来源： ACS Catal. ）

Rh ₂ (OAc) ₄ 催化苯并氢呋喃基- α -重氮乙酸酯反应高选择性的研究（Scheme 5）。 研究表明，4-氟苯基类似物 3c 和稠环类似物 13f 、 3g ，仅经历了1,2-氧重排，而未进行肟基或碳重排。并且，苯乙烯基重氮乙酸酯衍生的 5a 在Rh ₂ (OAc) ₄ 催化的反应中仅经历1,2-碳迁移。

（图片来源： ACS Catal. ）

然而，当使用苯并吡喃取代的 α -重氮乙酸酯 3o 作为底物时，不仅形成了1,2-碳迁移产物 16a ，而且还生成了稠环丙烷产物 17 （eq 1）。同时，苯并吡咯类似物 3p 也具有相似的结果（eq 2）。

（图片来源： ACS Catal. ）

Eschenmoser盐与乙烯基重氮化合物的催化官能团化反应研究（Scheme 6）。 研究发现，肟基乙烯基重氮乙酸酯 1a 与Eschenmoser盐反应，以良好的收率得到碘代化合物 18 。相反， 1c 与Eschenmoser盐的反应则生成吡唑产物 19 。同时，苯乙烯基重氮乙酸酯 4 的反应具有相同的结果（ 20 ）。乙烯基重氮乙酸酯 10 与Eschenmoser盐反应，仅获得加成产物 21 。

（图片来源： ACS Catal. ）

乙烯基重氮化合物与 α -氨基甲基醚的催化官能团化反应研究（Scheme 7）。 研究表明， 1a 与 α -二苄基氨基甲基醚 22 可以中等收率得到加成产物 23 ，过程中涉及亚氨基离子在重氮碳上的亲电加成，释放氮气以生成烯丙基阳离子 24 ，然后经分子内1,6-氢转移生成 25 的过程。同时，使用 1c 作为底物，具有类似的结果。然而，3-苯基-2-重氮基-3-丁烯酸乙酯 27 则生成乙烯基加成产物 28 。苯乙烯基重氮乙酸（ 4 ）则反应生成吡唑 20 。

（图片来源： ACS Catal. ）

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