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碳氢键广泛存在于各类有机分子中,实现碳氢键的高效转化是近年来化学家研究的热点领域之一.由于碳氢键较为惰性,过渡金属催化的碳氢键活化是实现碳氢键高效转化的重要措施.在这一类反应中,为了实现精准的碳氢键活化,导向基(或定位基)的引入往往是必不可少的.在导向基的作用下,过渡金属可以选择性地实现某一位置的碳氢键切断,形成含有碳金属键的环状中间体,与诸多类型的有机分子如烯烃、块烃和亚胺等发生反应构建结构多样性的目标分子,使得过渡金属催化的碳氢键活化反应在药物分子的合成以及有机发光材料的开发等方面具有一定的用途.在各类导向基中,酰胺由于氮原子具有一定的配位能力,是一类常用的导向基团.在酰胺导向的碳氢键活化反应中,酰胺基团往往会保留在产物中,这在一定程度上限制了产物分子的结构多样性.另一方面,在这类过渡金属催化的碳氢键活化反应中,为了实现催化剂的再生,大多需要外加氧化剂,这在一定程度上会增加副反应和氧化剂的浪费.在此基础上,一种新型的含氧化型导向基的反应底物应运而生,尽苯氧基酰胺是其中重要的一类.
在苯氧基乙酰胺中,N—0键的键能大约是57kca卜mor1,比C_C、C—0和C_N(键能在69?91kcaNmor1之间)的键能小因此它是一类较弱的化学键.在过渡金属催化的碳氢键活化反应中,它可以氧化低价态的过渡金属催化剂,使其顺利完成催化循环,避免了等物质的量的氧化剂的使用.此外,这类导向基可以选择性地离开目标分子或者转移到目标产物中的其它位置,从而可以通过催化体系的选择合成目标产物.
近几年,yv-苯氧基酰胺在有机合成领域特别是过渡金属催化的碳氢键活化反应中得到了广泛的研究•因此,本文根据偶联组分的不同分类综述了它的最新研究进展.1炔烃作为偶联组分炔烃具有较高的反应活性和较好的稳定性,因此它被广泛地应用于碳氢键活化反应中,合成各类官能团化的目标分子.2013年,刘桂霞和陆熙炎课题组t31首次使用尽苯氧基乙酰胺作为反应底物,发展了铑催化的AA-苯氧基乙酰胺与炔烃的碳氢键活化反应,选择性地合成了烯胺和苯并呋喃产物(Scheme1).在反应过程中,7V-苯氧基乙酰胺中的NOAc部分既充当了导向基又作为内氧化剂,避免了外加氧化剂的使用,因此,这类反应被定义为氧化还原中性的碳氢键活化反应.在[(Cp*RhCl2h]/CsOAc的催化体系下,以甲醇作为溶剂,AT-苯氧基乙酰胺与炔烃反应得到烯胺;而以二氯甲烷和醋酸代替甲醇时,选择性地得到2,3-二取代苯并呋喃化合物.
无论是在酸性还是在标准反应条件下,苯并呋喃产物均不能由烯胺得到,同时,作者探索了一系列溶剂对产物比例的影响.基于以上实验结果,作者提出了RlT/RhVRh111的催化循环,认为具有弱配位能力的溶剂可以稳定七元环铑中间体,有利于还原消除过程的发生,因此,经过还原消除、氧化加成和质子化过程得到烯胺产物;而在无配位能力或大位阻溶剂条件下,七元环铑中间体中的铑氮键更容易质子化,经分子内取代反应后得到苯并呋喃产物.这一开创性的研究为后续尽苯氧基乙酰胺在碳氢键活化反应中的应用奠定了基础.
2016年,吴云东和Houk等采用理论计算的方法对这一反应的机理进行了重新研究,他们认为氧化加成过程发生在还原消除过程之前,提出了Rhm/Rhv/Rhm的催化循环,并且认为反应过程中涉及Rh(V)氮宾中间体(Scheme2).
这一研究将为后续铑催化的氧化还原中性的碳氢键活化反应提供理论支持.受到以上工作的启发,赵劲课题组同样使用[(Cp*RhCl2)2]作为催化剂,通过向反应体系中加入Ag2C03、AgTFA或AgOAc等银盐,实现了7V-苯氧基乙酰胺与炔烃的串联环化反应,以中等到较好的产率得到了一系列并环类化合物(Scheme3).与刘桂霞和陆熙炎课题组报道的反应相比,Ag2C03使生成的烯胺中间体继续发生脱氢环化反应,构建了一类新型的苯并二氢呋喃并噁唑类化合物;AgTFA的加入使尽苯氧基乙酰胺与过量的炔烃反应合成了一系列多取代的异喹琳类化合物;而Ag2C03和AgTFA的同时加入实现了;V-苯氧基乙酰胺与两种不同炔烃的碳氢键活化反应,合成了结构更加复杂的多取代异喹啉衍生物.
由于多取代异喹啉中含有三芳基甲烷结构,在AgOAc条件下被氧化为更复杂的异喹啉衍生物.这一反应同时构建了多根化学键,显著提高了合成效率,增加了产物分子结构多样性.
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