浙江师范大学彭勃课题组Angew: 高价碘试剂参与的[3,3]-重排反应课题组发展了一种无需催化剂参与的二醋

导读

高价碘试剂在有机合成中应用广泛，常作为氧化剂、催化剂以及芳环底物等等。近日，浙江师范大学彭勃课题组以二乙酸碘苯为原料，发展了一种合成邻氰烷基碘苯的新方法。文章发表在德国应化上，题目为

”Selective ortho C-H Cyanoalkylation of (Diacetoxyiodo)arenes through [3,3]-Sigmatropic Rearrangement”, DOI: 10.1002/anie.201803455

。

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芳基高价碘试剂在有机合成中被广泛用作氧化剂、催化剂甚至反应底物，在氧化反应、

C-C

键形成反应中有很多的应用。高价碘试剂有三价和五价两种，碘由于较小的电负性和较大的可极化能力，在反应中通常是正电中心，这一性质使其可以与羟基

等

作用，然后发生

β-

消除得到重键，或作为催化剂促进

C-C

键形成反应。碘原子具有类似过渡金属的性质，会发生类似钯等金属的还原消除反应。

早在

1988

年，

等人发现

ArIX

可以和烯（炔）丙基硅反应（

Scheme 1a

），得到碘苯的邻位烯（炔）丙基化反应产物，尽管反应的产率很低，只有

36%

，但这种十分罕见的偶联反应引起了人们极大的兴趣，该反应可能经历一个

[3,3]

重排机理。最近，

Shafir

和

Vallribera

等人将这类反应拓展到羰基和萘酚类底物

（Scheme

），也能实现碘苯的邻位官能团化反应。尽管这类高价碘试剂参与的重排反应底物得到

了

进一步拓展，但仍存在着底物范围窄、产率低

、

选择性不好控制等问题

，

发展

缓慢

。

在

[3,3]-cope

重排中，

N-

烯丙基烯酮亚胺比

N-

烯丙基乙烯胺反应更容易

（

Scheme 1b

）

，在室温以下即可发生反应，这主要源于

N-

烯丙基烯酮亚胺重排后释放出较大的张力能。

由于

N-

烯丙基烯酮亚胺前体的制备比较困难

，

相对电荷促进的

[3,3]cope

重排，这类张力驱动的重排反应关注较少。尽管如此，

彭勃课题组发现了一种酮亚胺（芳基）锍鎓盐的合成方法，并实现了芳环的

C-H

键

氰烷

基化反应

（

Scheme 1b

）。

基于之前的研究和高价碘化学的性质，彭勃课题组将上述反应中的硫原子换成碘原子，期望实现类似的重排得到碘苯的邻位氰烷基化产物

（

Scheme 1c

）

。

Scheme

：背景介绍和设想

首先，对反应体系进行探索

（

Scheme 2

）

，在该反应中，三价碘试剂是亲电试剂，故应先对各类亲核试剂进行筛选。以二醋酸碘苯为底物，

TMSOTf

作为活化剂，与各类亲核试剂反应。以普通氰作为亲核试剂，在碱催化下，并未得到目标产物

(entry 1)

；以

α-

硅基氰作为亲核试剂，能够以

11%

的收率得到产物（

entry 2

），但遗憾的是，经过大量尝试，产率无法提高。经推测，可能是亲核试剂的活性不够，难以得到

烯酮亚胺中间体，故之后用亲核性更强的

α-

锡基氰试剂。在

TMSOTf

的活化下

，能够以

63%

的收率得到目标产物

(entry 3)

，随后以

α-

锡基氰试剂为亲核试剂对各种反应条件进行优化（

entry 5-12

），得到的最优反应条件是：

TMSOTf

为活化剂、

DCM

为溶剂在

-78

℃

下反应

5 min,

延长反应时间或升高温度产率会降低。

Scheme

：

反应

条件优化

在优化得到最佳反应条件后，对底物进行拓展

（

Scheme 3

）

。首先，固定二醋酸碘苯，对各类

α-

锡基氰化合物进行拓展，产率中等到优秀。官能团兼容性好，

、

OTs

、双键、三键、环状烷烃、酯基、醚等在反应中不受影响，但醇类底物在该反应中效果不好，羟基的亲核性会对干扰反应体系。随后，对各类三价芳烃碘试剂进行拓展，试了很多种底物，产率不是很理想（

0-70%

）。

Scheme

：

底物

拓展

为了检验该反应的实用性，对反应进行了衍生化（

Scheme 4

）。在过渡金属催化下，

C-I

键可以实现各种

C-C

键、

C-N

键偶联反应，邻氰烷基碘苯

6aa

与末端炔偶联，可用于候选药物

TUG-488

的合成之中。除

C-I

键衍生化之外，氰基也能在还原状态下以较高收率转化为酰胺、醛、伯胺和酮。值得注意的是，该反应可以放大至

10 mmol

，重复两次，产率相差不大（

91%

和

88%

），而且产率都比未放大反应高（

77%

），这种放大效应使得该反应在工业上的应用前景更为广阔。

Scheme

：

反应

衍生化

该反应的机理还不太清楚，可能经历一个

[3,3]

重排历程，彭勃课题组将对反应可能的机理进行后续研究。

总结：彭勃课题组发展了一种无需催化剂参与的二醋酸碘苯与

α-

锡基氰的偶联反应，能以中等到优秀的收率得到邻氰烷基碘苯化合物。与其它类似反应相比，该反应十分快，在五分钟内即可进行，而且底物范围较广。

彭勃课题组链接：

http://sky.zjnu.edu.cn/2014/0127/c4853a85463/page.htm

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