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Nature:铜催化C(sp3)−H键的脱氢与内酯化反应方法学

化学空间 服务科研工作者  · 公众号  ·  · 2024-07-23 09:00

正文


Nature:铜催化C(sp3)−H键的脱氢与内酯化反应方法学



本文作者:杉杉

导读


近日,美国Scripps研究所的余金权课题组在 Nature 中发表论文,报道一种全新的Cu(I)-催化 N -甲氧基酰胺中 γ -C(sp 3 )−H键的脱氢与内酯化反应方法学,进而成功完成一系列 γ,δ -不饱和一级酰胺与 γ -内酯分子的构建。其中,使用酰胺化合物作为自由基前体与内部氧化剂。


Copper-catalyzed dehydrogenation or lactonization of C(sp 3 )−H bonds


S. Zhou, Z. Zhang, J. Yu, Nature 2024 , ASAP. doi:10.1038/s41586-024-07341-z.

正文


惰性的C−H键的直接氧化是构建C−O键的一种极具吸引力的策略。并且,通过C−H脱氢策略实现脂肪族链的去饱和反应 [1] ,也同样具有价值。目前,化学家们利用hepatic cytochrome P450已实现了酶催化不同类型的反应方法学 [2] (Fig. 1a)。同时,诸多研究团队已经成功设计出多种基于氢原子攫取(abstraction)策略实现了仿生脱氢与氧化反应方法学 [3] 。然而,此类反应常需使用外源氧化剂,并存在底物范围有限以及副反应多等弊端。受到 N -甲氧基酰胺参与C−H活化反应方法学 [4] 、Cu(I)-介导活性肟酯生成亚胺自由基以及随后与tethered olefins进行环化反应方法学(Fig. 1b) [5] 相关研究报道的启发,这里,美国Scripps研究所的余金权课题组报道一种全新的Cu(I)-催化 N -甲氧基酰胺中 γ -C(sp 3 )−H键的脱氢与内酯化反应方法学,进而成功完成一系列 γ,δ- 不饱和一级酰胺与 γ -内酯分子的构建 (Fig. 1c)。



首先,作者采用 N -甲氧基酰胺衍生物 A27 作为模型底物,进行相关脱氢反应条件的优化筛选 (Figure S6)。进而确定最佳的反应条件为:采用CuF 2 作为催化剂,8-甲氧基喹啉 ( L18 )作为配体,AcOH作为添加剂,在DCE或1,4-dioxane溶剂中反应,反应温度为125 o C,最终获得70%收率的脱氢产物 B27




在上述的最佳反应条件下,作者对脱氢反应的底物 (Fig. 2与Extended Data Fig. 1)的应用范围进行深入研究。



其次,作者采用 N -甲氧基酰胺衍生物 A29 作为模型底物,进行相关内酯化反应条件的优化筛选 (Figure S8)。进而确定最佳的反应条件为:采用 [(MeCN) 4 Cu]BF 4 作为催化剂,TFA作为添加剂,在1,4-dioxane溶剂中反应,反应温度为125 o C,最终获得78%收率的内酯化产物 C29







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