【Science】脱烯胺化反应

文摘教育 2023-08-25 07:47 德国

合成化学的一个重要驱动力在于实现从廉价到高价值的化学转化。人类可以从大化工生产和自然界获取丰富的化学起始原料，将这些易得的化学品进一步高效转化是提高其价值的重要手段。在合成新分子时，惯性思维一般是使用直线式或者是汇聚式的方法，从一些简单的原料经多步合成得到目标产物；很少会反过来，对复杂结构分子进行“解构”重组，切断分子中特定位置的化学键并实现新的化学键形成。许多天然产物储量丰富且实现了大规模生产，相对从头合成，直接将天然产物化学重组或许是更高效的方式。加州大学洛杉矶分校的Ohyun Kwon课题组的主要研究方向就是萜烯和类萜烯的解构自由基重组反应，新合成的分子价值得到了提升。近日，Ohyun Kwon课题组基于其前期对C(sp³)–C(sp²)断裂重组的研究，实现了脱烯胺化反应，并将其用于高附加值类萜烯衍生物的合成和自由基烷基化等反应^[1]。

脱烯氢化和烯化反应

2019年，Ohyun Kwon课题组在Science上报道了一种C(sp³)–C(sp²)断裂脱烯氢化反应，在臭氧存在双键先断裂并形成过氧化合物，随后在亚铁盐作用下生成氧自由基中间体，并发生α均裂形成碳自由基，最后攫取氢原子供体（HAD）PhSH的氢生成目标产物。该方法底物范围较广，能实现10克级制备，并实现了多个天然产物分子的全合成^[2]。

在2019年，Ohyun Kwon课题组实现了这一“解构重组”反应中C-H键的形成。2020年，Ohyun Kwon课题组基于自由基化学的特性，将产生的自由基对硝基烯烃加成，实现了C-C键的形成反应（形式上的σ键复分解反应）^[3]。

本文的工作

近日，Ohyun Kwon教授课题组将该反应拓展到C-N键形成反应。由于C-N键在药物化学中的重要性及合成挑战性，该论文发表在最新的Science上^[1]。

底物拓展：普适性较好，产率中等到优秀。

自由基烷基化反应：该脱烯胺化反应还可以实现其他烷基自由基的反应，分子复杂度得到了大大提升。

合成应用：

机理研究：

历史背景

化学大厦并非一日建成，几乎现在所有报道的反应都能在以前的老文献中找到影子。提起本文的工作，不得不提到Criegee 臭氧化反应。1983年，Stuart L. Schreiber教授对Criegee臭氧化重排反应进行了研究，臭氧化后在醋酸酐作用下实现了脱烯氧化反应。该反应涉及到碳正离子中间体，是异裂反应^[4]。而值得一提的是，Kwon Ohyun在Stuart L. Schreiber教授课题组进行过博士后的工作。化学还是有一定的传承性，Kwon Ohyun教授在四十年后，对Criegee臭氧化重排随后的均裂自由基版本有了新的诠释。

另一篇早期的工作也不能不提，1988年，Aede De Groot 等人在研究(−)-polygodial, (−)-warburganal和 (−)-muzigadial的合成过程中发现。化合物14在O₃/Cu²⁺/Fe²⁺条件下可以消除一分子二甲基乙烯形成一个新的环内双键^[5]。该反应也涉及到一个自由基历程，和Kwon Ohyun教授的工作比较类似，得益于自由基化学经过多年的蓬勃发展，终于在现在老树开了新花。

参考文献：

[1] He et al., Science 381, 877–886 (2023)

[2] Smaligo et al., Science 364, 681–685 (2019)

[3] Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 17565 – 17571

[4] Tetrahedron Letters, 1983, 2363-2366

[5] Tetrahedron, 1989, 1447-1452

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