Heck反应不需要金属?

文摘   科学   2024-07-11 19:47   上海  

Hi,各位爱好有机合成的同行们,晚上好。

今天和大家分享一个很少人知道的反应:无金属参与的Heck/插羰反应,只要加点大路货叔丁醇钾,就能拿到Heck/插羰反应产物。

一说到Heck反应,基本上每个合成人员都做过:钯金属,配体都是该加还得加。前面小编已经写过一篇钯环催化的Heck反应,详情可以去参考小编之前的文章哈。所以Heck反应的机理,通式这里不做赘述了。Heck反应做不出来了?别着急,试试这个神奇催化剂——Hermann-Beller钯环催化剂

进入本文内容之前,先看看下面小编画的目标产物的合成。很多时候我们需要在萘环上引入醛基,可能是和TosMIC关环,可能会是还原胺化等等。醛基不稳定,所以很多时候都是需要我们自己去合成,这个时候,你可能用丁基锂锂化之后和DMF反应:但是丁基锂做少量还行,大量的话,取用和淬灭都有点危险,关键是丁基锂的普适性不是很好,很多不饱和基团全军覆没。尤其你的底物含有硝基,氰基的时候,小编明确告诉你,锂试剂的反应不能成功!!!务必记住,不然就是无用功。

这个时候我们就需要曲线救国,Suzuki引入烯烃,再氧化制备醛基。当然了,很多小伙伴也可能去插羰引入酯基,或者其他金属催化引入氰基等等。但是一用到贵金属,放大个几十克,原料成本就很高。这个时候,领导很有可能找你了:看看有没有其他节约成本的方法?

因此小编非常喜欢分享无金属参与代替金属参与的文章,比如前面一篇文章刚刚分享了HAS反应。芳环与芳环直接发生“取代”反应,不需要钯催化剂,你信吗?

今天分享的是无金属参与的Heck反应,如下图所示,这个时候进一步双键氧化,一样能得到醛基产物,是不是有点心动?下文从无金属参与的分子间和分子内Heck反应、无金属参与的插羰反应分别进行介绍:

1)无金属参与分子间Heck反应

2010年Hayashi课题组报道了芳基碘代物和乙烯基的非金属Heck反应(10.1002/anie.201008220)。可以从条件筛选看出,反应只需要加入叔丁醇钾作为碱,加热就能完成反应,简单粗暴。朋友们不要问我乙醇是干啥的,小编和作者都没有找到答案~~

下面的底物拓展部分,小编大致说一下,免得看官们还需要一行一行往下看:一般情况下,芳基碘代物都没啥问题,但是部分芳基碘代物有问题:含有强烈拉电子基团的底物不适用,如三氟甲基取代基;你的底物最好不要含有甲基,为什么呢,因为反应属于自由基反应,甲苯容易形成苄基自由基。此反应对于萘环特别友好,因为高度共轭,氯代萘反应都可以发生。综合而言:I>Br>Cl

条件筛选中可以看到生成了掉卤素的产物,向反应中加入还原剂1,4-环己二烯,顺利掉卤素了。这为大家以后芳环上去卤也提供了一个路径,不用Pd/C氢化条件了。

2)无金属参与分子内Heck反应

看看下面这个呋喃环的生成,直接利用前文介绍的HAS条件,就可以顺利拿到产物了。机理都是类似的,反正都生成了苯基自由基,自由基对于烯烃有着非常大的加成倾向。你的溶剂哪怕是苯,自由基还是很大程度加成到烯烃。Chem. Commun., 2011, 47, 10629–10631

个人认为,其他的吡咯环,噻吩环也可以这样去做~

3)无金属参与插羰反应

武大的Aiwen Lei继续报道了无金属参与的插羰反应。可以看到本反应连醇都没有加入,试剂简化了很多,一步生成了叔丁酯。叔丁酯我认为更好用,官能团转化更方便。反应机理也很简单,苯基自由基可以加成到CO,生成酰基自由基,然后和叔丁基自由基结合生成叔丁酯。10.1002/anie.201206518

OK,今晚的分享就到这里了,主要介绍了不为人知的无金属参与的Heck反应,无金属催化的插羰反应,如果不知道这些知识,在面临降成本的任务时,往往没啥好办法。希望今天的分享对各位合成人员的工作带来帮助。千万不要局限在底物局限性里面,是的,这些反应底物局限性有点大,比如芳基溴,芳基氯肯定收率不理想,但是记住这些知识,一定会给工作带来好处。





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