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【有机】陕科大张金ACS Sustainable Chem Eng：机械化学法首次实现酰胺的脱羰交叉偶联反应

X-MOL资讯 · 公众号 · · 2024-12-07 08:11

正文

传统C(sp²)-C(sp²)键的偶联反应通常依赖于有毒且种类有限的芳基卤化物进行氧化加成。相比之下，羧酸及其衍生物由于易得性、低成本和较低毒性，成为理想的替代原料。然而，在机械化学条件下实现脱羰基交叉偶联的技术尚未得到充分探索。基于此， 陕西科技大学张金 教授与美国 罗格斯大学Michal Szostak 教授合作，提出了一种创新策略：在机械化学条件下，以酰胺作为起始原料，并采用苯并噁唑作为模型底物，通过Ni/Cu协同催化实现三重C-N/C-C/C-H键活化，从而首次实现了无溶剂条件下的酰胺类化合物脱羰基交叉偶联反应。这一方法不仅显著提高了反应速率，而且无需使用溶剂，对环境友好，完全符合绿色化学的原则。

图1. Overview of research work. (A) Cross-coupling: emerging frontier in mechanochemical synthesis. (B) Decarbonylative cross-coupling: powerful platform for biaryl synthesis. (C) First mechanochemical decarbonylative coupling (this work).

该方法展现了广泛的官能团耐受性和极高的化学选择性，能够有效促进难溶性或其他具有挑战性的底物参与反应。研究显示，该方法适用于多种芳香族取代的N-苯甲酰戊二酰亚胺底物，并且与杂环及共轭芳烃具有良好的兼容性，为药物中间体的合成提供了新的解决方案。特别值得一提的是，该研究利用 Probenecid （一种治疗痛风的药物）合成了目标化合物，以及抗癌药物DNA拓扑异构酶II抑制剂和用于治疗心肌病的 Tafamidis 的中间体。这些实例充分证明了机械化学脱羰偶联在医药中间体制备中的显著潜力。

图2. (A) Late-Stage Functionalization of a Probenecid Derivative. (B) Synthesis of a DNA Topoisomerase-II Inhibitor under Ball Milling Conditions. (C) Synthesis of the Precursor Compound of Tafamidis under Ball Milling Conditions

实验装置方面，本研究采用了能耗远低于热风枪的PID控制加热设备，可以实现±1°C高精度温度控制，从而大幅降低了能源消耗，满足了现代制药工业对于绿色化学实践的需求。整个过程操作简便、效率高，显示出了良好的工业化应用前景。

相关论文发表于美国化学会期刊 ACS Sustainable Chemistry & Engineering ，实验部分的工作由硕士研究生 张娇娇 完成。本工作得到了国家自然科学基金（No.22179075）、陕西省教育厅科研项目（No. 22JC018）和美国国家科学基金会（CAREER CHE-1650766）的支持。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Mechanochemical Decarbonylative Cross-Coupling of Amides via Cooperative Catalysis and Triple C–N/C–C/C–H Activation

Jin Zhang*, Jiaojiao Zhang, Wenxuan Yan, Sijie Zhou, Yangmin Ma, Michal Szostak*

ACS Sustainable Chem. Eng. , 2024 , 12 , 17127–17134. DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c05179

导师介绍

Michal Szostak

https://www.x-mol.com/university/faculty/65954

张金课题组网站

https://www.x-mol.com/groups/ZHANG_Jin-SUST

【有机】陕科大张金ACS Sustainable Chem Eng：机械化学法首次实现酰胺的脱羰交叉偶联反应

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