酰氯单电子转移还原制备α,α-氘代醇

文摘   科学   2023-04-26 10:35   浙江  

导读:

近日,中国农业大学安杰课题组在《Molecules》发表的一篇文章中,使用SmI2和D2O通过单电子转移还原氘代实现酰氯合成α,α-二氘代醇。这种方法具有显著的官能团耐受性和高氘代度等特点,并且可以应用于氘代农用化学品及其基础材料的合成。

正文:

醇类化合物是合成农用化学品和药物中最重要和最广泛使用的原料之一,因此,氘代醇在制备氘代药物和农药残留分析中的氘代内标方面有一定价值。然而,使用过渡金属催化醇的H/D交换反应具有区域选择性较低或氘代度较低等缺点。除此之外,通过羧酸及其衍生物的还原氘代也是合成氘代醇的另一策略,但经典的还原氘代需要使用昂贵的氘源,如LiAlD4或NaBD4

在该课题组之前的工作中,开发了SmI2-Et3N-D2O介导的SET还原氘代反应,将羧酸衍生物转化为相应的氘代醇。虽然使用Et3N提高了SmI2的还原电位,但化学选择性和底物范围仍有局限。作者在本研究中发现,酰基氯化物作为一种更活跃的酮前体,更适用于SmI2-D2O体系。酰氯的还原氘代反应通过连续的四电子转移和氘离子迁移实现氘代醇的合成。在没有Et3N配体的情况下,SmI2-D2O对酰氯的还原氘代具有优异的化学选择性和高氘代度(≥98%)。

作者以苯丙酰氯(1a)为模型底物进行还原氘代的条件优化。实验表明,氘代产物2a的收率受到SmI2用量的影响,但氘代度均很高。由于酰氯的SET还原是一个四电子转移过程,因此至少需要4当量的SmI2来进行反应。重水用量对收率和氘代度影响不大,但反应时间的研究结果显示,5分钟内该反应能够完全转换并且该反应的半衰期小于0.5 min。

得到最佳反应条件之后,作者对还原氘代反应进行了底物扩展。首先,对于含有不同官能团的酰氯,其还原氘代产物均能取得很高的氘代度,包括卤素(2e2h-2j2m)甲基(2c)、甲氧基(2d)、硫甲基(2f)、三氟甲基(2g)、苄氧基(2l)、烯基(2o)、炔基(2s)等。反应体系具有很好的化学选择性,对于SmI2-Et3N-D2O敏感的酯基和氰基也具有较好的耐受性。

接下来,作者在酰氯(1c)和羧酸衍生物(3)之间进行了一系列竞争实验。与羧酸(3a)和酯(3b-3c)的还原相比,酰氯还原速度要高得多,这表明酰氯是在SmI2介导条件下最活泼的酮前体。最后,进行了1 mmol的标准反应,也得到较好结果。

此外,利用本研究合成的α、α-二氘醇砌块(2h2p2q2u),可以很容易地通过已知的方法制备氘标记的盐酸松酯(XII)、乙基己基酯、西替司他和胡椒碱等生物活性分子


总结:

酰氯可以作为生成氘代二级醇的前体得到高氘代度的二级醇。SmI2和D2O反应体系有显著的官能团耐受性和高氘代度的优点,在制备氘代胡椒素和一系列氘代化合物时,展示了该策略的综合应用,这种方法也有望在氘代农用化学品合成中有所应用。但是该反应体系需要5倍当量的SmI2,反应成本较高,限制了其在放大生产中的应用。

文献来源:

Li, H.; Hou, Y.; Peng, M.; Wang, L.; Li, J.; Ning, L.; Lai, Z.; Li, Y.; An, J. Reductive Deuteration of Acyl Chlorides for the Synthesis of α,α-Dideuterio Alcohols Using SmI2 and D2O. Molecules 2023, 28, 416. https://doi.org/10.3390/molecules28010416

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