Angew:动态共价螺吡喃交换实现快速结构多样化

文摘   2025-01-05 19:16   福建  

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原文链接:10.1002/anie.202419531

作者在此披露,螺吡喃能够通过其相应的花青异构体进行动态共价交换。在后者中,吲哚部分可以通过迈克尔型加成-消除序列进行交换,其中亚甲基吲哚攻击花青,随后初始吲哚片段被裂解。交换平衡的速率和位置在很大程度上取决于反应条件以及亚甲基吲哚片段上的取代模式。重要的是,螺吡喃交叉交换由吲哚盐催化,为螺吡喃的快速原位结构多样化提供了机会。这被用作合成工具,以获取各种迄今为止无法获得的螺吡喃,作为用于 xolography 的潜在双色光引发剂。此外,作者预见到其可用于筛选螺吡喃的动态共价文库以获得光致变色特性,并利用其光敏性来偏向热平衡。相关研究成果发表于《Angew. Chem. Int. Ed.》上

图文解析

1. 通过溶剂化变色或光致变色形成的花青亲核加成反应的演变。蓝色:先前的研究包括氢氧化物 1 和氰化物的 1,2-加成,然后是硫醇、亚硫酸盐和胺的 1,4-加成。2绿色:本研究的范围展示了通过可逆 1,4-加成/消除进行的动态共价螺吡喃交换。

 2. SP1 SP2 之间的水催化螺吡喃交叉交换。a) 原位 1H-NMR 监测([SP1] = [SP2] = 15 mM[H2O] = 3 mMC2D5OD70 °C300 MHz)和 b) 2.86 2.54 ppm 之间的缩放部分。

3. 解释螺吡喃通过其相应的花青进行交叉交换的机理情景。两种合理的途径包括 i) 完全水解花青 MC1 MC2,生成水杨醛 SA1 SA2 以及亚甲基吲哚啉 MI1 MI2,然后重新缩合形成新的组合 MC3 MC4(中间,红色箭头)或 ii) 部分水解生成 MI1 MI2,它们可以分别通过亲核 1,4 加成到 MC1 MC2 来诱导交换,然后消除相反的亚甲基吲哚啉片段以形成花青 MC3 MC4(顶部和底部,绿色箭头)。

4. 在过量碱存在下 SP4 + MI2 SP2 + MI1 之间的螺吡喃交换:a) 原位 1H-NMR 监测([SP4] = [MI2] = 15 mM[哌啶] = 60 mMC2D5OD70 °C300 MHz)和 b) 通过在 2.73 ppmSP4)和 2.71 ppmSP2)处积分 N-CH3 信号确定螺吡喃浓度变化。蓝色符号对应从 SP4 MI2 开始的正向过程,而从 SP2 MI1 开始的逆向反应用红色符号表示。

5. SP4 + In2 SP2 + In1 之间的无碱基螺吡喃交换:a) 亚甲基吲哚啉和吲哚盐之间的额外质子化平衡,b) 原位 1H-NMR 监测([SP4] = [In2] = 15 mMC2D5OD70 °C300 MHz),c) 通过在 2.73 ppmSP4)和 2.71 ppmSP2)处积分 N-CH3 信号确定螺吡喃浓度变化。蓝色符号代表从 SP4 In2 开始的正向过程,而从 SP2 In1 开始的逆向反应则用红色符号表示。

 6. SP4 与各种对位取代的吲哚盐 (ln2-5) 之间的螺吡喃交换:a) 通过积分 N-CH3 信号确定的螺吡喃和花青浓度变化 (见图 S3S7S9 S11)b) 平衡分布的 Hammett 图,即 log(Kex) sp

 7. 通过原位 1H-NMR 监测的 SP1 SP2 之间的螺吡喃交叉交换:a) 水催化的螺吡喃交叉交换,b) 吲哚盐催化的螺吡喃交叉交换([SP1] = [SP2] = 15 mM[催化剂] = 3 mM,在 C2D5OD70 °C300 MHz 中)。

8. 基于螺吡喃交换的潜在双色光引发剂的合成,作为后期多样化以获得:a) 5'-苯甲酰和 b) 6'-苯甲酰 (8'CF3) 取代的螺吡喃 SP10-12 SP15,16

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