金属光氧化还原催化剂实现乙烯基硼酸酯的脱羧交叉偶联

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有机合成中,人们极力寻求能够将原料化学物质转变为结构复杂且具有合成价值的产物的反应。实现此目标的一种有吸引力的方法是使用多组分反应,其中三个或多个底物同时偶联,从而迅速增加了分子的复杂性。这些反应通过碳-碳p键的三组分连接交叉偶联,然后掺入通过与亲核和亲电子偶联反应而被双官能化的连接试剂,扩展了传统交叉偶联的合成效用。尽管在该领域取得了最新进展,但这些方法仍严重依赖于有机金属试剂,预功能化的起始原料和贵金属催化剂。

 羧酸是一种丰富的原料化学品,最近在交叉偶联反应中成为传统亲核偶联的常规替代品。这是由于金属光氧化还原催化作用的最新发展,在温和的光催化条件下,羧酸在镍催化剂存在下经历单电子转移(SET)介导的脱羧交叉偶联。尽管金属光氧化还原催化剂在二组分脱羧交叉偶联反应中发现了许多应用,但尚未报道将烯烃扩展为三组分偶联交叉偶联。迄今为止,金属光氧化还原催化的交叉偶联的例子仅限于必须先合成的预活化底物,如草酸酯或烷基硅酸盐。因此,非常需要开发利用容易获得的羧酸的相关反应。

图1.乙烯基硼酸酯的交叉偶联反应和脱羧自由基的加成

 布里斯托大学合成化学VarinderK. Aggarwal教授2019年在angew上报道了一种羧酸和乙烯基硼酸酯之间的光氧化还原催化脱羧Giese反应。

 研究发现在25 °CDMA溶液中,NiCl2·glyme (5 mol%), dtbbpy (6 mol%) Cs2CO3blue LED存在下,实现光氧化还原催化脱羧Giese反应。如图2

2.脱羧结合交叉偶联的范围

可能机理如下:

图3.反应机理

 

 在激发态光催化剂(PC*)和羧酸1a的共轭碱之间生成一个羧基,该羧基会脱羧形成α-氨基自由基8。然后,亲核基团8加到乙烯基硼酸酯2上形成稳定的α-硼烷基 3.同时,镍催化循环开始于通过将芳基卤化物10氧化加至Ni0催化剂而形成芳基镍(II)络合物9自由基39拦截,然后还原性消除生成的镍(III)物种11,提供了所需的结缔性交联产物7。光催化剂(PC·)还原态与镍(I)还原态之间的最终定型配合物12完成两个催化循环。

 为了证明该方法的实用性,将其应用于几种景天生物碱的两步合成过程中,包括景天胺。

图4.反应应用拓展

doi:10.1002/ange.201916340



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