双铂和吡咯烷催化直接烷基化烯丙醇 ——单烯丙基化产物的选择性合成外文翻译资料

 2023-01-03 11:01

双铂和吡咯烷催化直接烷基化烯丙醇

——单烯丙基化产物的选择性合成

原文作者：RyozoShibuya,LuLin,YasuhitoNakahara,KazushiMashima,andTakashiOhshima.

摘要：开发了双铂和吡咯烷催化的烯丙醇与各种活性亚甲基化合物直接烯丙基烷基化生产高单烯丙基化选择性的产品。吡咯烷和乙酸的使用是必不可少的，不仅用于防止不良副反应，也用于获得高单烯丙基化选择性。

关键词：烯丙基烷基化； 均相催化； 有机催化； 铂； 吡咯烷

活化的亚甲基化合物如1,3-二羰基化合物的烯丙基化是非常重要的碳-碳键形成反应，因为相应的烯丙基化产物在合成天然和非天然生物活性化合物的反应中十分有用。如方案1（1→2→4）所述，这些转化通常使用具有多于等摩尔量的碱的烯丙基卤化物来实现。另一种合成方法是活化的烯丙基醇衍生物，如烯丙基卤化物、羧酸盐、碳酸盐，经由对-烯丙基金属中间体的过渡金属催化的取代反应，也就是所谓的Tsuji-Trost反应。然而，在这些反应中，可能产生因为不希望的过度反应而产生二烯化的化合物5，并且因此难以从反应混合物中分离出所需的单烯丙基化产物。尽管已经报道了几种与一些特定底物的高度单一选择性的化学计量和催化反应，但是单一选择性烯丙基化的具有更多种底物通用性的进一步发展在目前有很高的需求。

在原子经济和环境保护方面，用碳和杂原子（氮，氧和硫）亲核试剂直接催化取代非衍生化的烯丙基醇，其产生所需的烯丙基化产物以及作为唯一副产物的水，这是更直接和理想的方法（方案1,1→4）。尽管羟基的离去能力较差，最近不同的活化剂研究小组通过各种方法开发了几种钯-[7,3c]和铂催化的直接取代烯丙醇，为线性烯丙基化产物提供了具有高度符合原子经济的合成方法。然而，在碳亲核试剂的情况下，Ozawa和Yoshifuji通过使用独特的带有庞大的二亚膦基环丁烯（DPCB）配体的对烯丙基钯配合物开发了唯一成功的单选择性烯丙基化，尽管底物范围有限。

我们先前已经证明Pt催化剂体系[Pt（cod）Cl2]和具有大咬合角的配体，2,2-双（二苯基膦基）二苯基醚（DPEphos）或4,5-双（二苯基膦基）-9,9-二甲基x吨（Xantphos）在微波照射条件下促进烯丙基醇与芳基胺、烷基胺和氨的直接催化胺化，单烯丙基化产物具有高选择性，其中由大分子量烯烃产生的空间拥塞的p-烯丙基Pt中间体咬合角配体允许与底物优先选择性地在单烯丙基化合物上进行反应。我们报道了芳基和烷基取代的烯丙基醇（18个实例）与铂和吡咯烷催化的双重烷基化反应与各种活性亚甲基化合物（15个实例）和高单烯丙基化选择性（92:8至gt;99:1）。加入催化量的吡咯烷和乙酸不仅对于防止不希望的副反应是必需的，而且对于获得高的单烯了反应而不损失选择性，使得可以将反应温度降低至60℃并将反应时间减少至5小时。基于几种机理研究，我们建议吡咯烷与b-酮羰基化合物反应生成烯胺，它们在空间上更具拥塞，但反应性更强，并且它是亲核试剂。

我们通过评估使用肉桂醇（1a）和乙酰乙酸乙酯（3a）作为代表性底物的有效催化条件来开始我们的研究。该反应首先在对芳基胺（Pt-Xantphos（1mol％），DMF，80℃，微波照射）的优化反应条件下进行，但是相应的线性单烯丙基化产物4aa仅以37％的产率获得副产物，如二烯丙基化产物5aa、支化单烯丙基化产物6aa和意想不到的酮产物7aa，该最后产物可以通过酯交换和随后的Pt-催化的脱羧烯丙基化产生（表1，第1项）。由于这种不必要的酯交换反应可以由原位产生的盐酸催化，我们研究了碱的加入。正如预期的那样，叔胺（条目2和3），吡啶（条目4），DBU（条目5）和无机碱（条目6和7）的使用抑制了酮7aa的形成，但单烯丙基化产物的产率仍低于40％，并获得大量不希望得到的二烯丙基化产物5aa和分支产物6aa。令人惊讶的是，吡咯烷（50mol％）的加入不仅完全抑制了7aa的形成，而且大大增加了单烯丙基化选择性和区域选择性，以82％的产率提供了期望的产物4aa（条目8）。当使用脯氨酸代替吡咯烷（条目9）时获得几乎相同的结果，但是当这些添加剂的量降低至10mol％时观察到它们之间的显着差异：吡咯烷的效果显着降低（条目10），而脯氨酸的效果得以维持（条目11）。

表1：用beta;-酮酯催化Pt催化直接烷基化的添加效果。[a]

条目

添加剂(xmol%)

4aa产量[%][b]

4aa/5aa[b]

6aa产量[%][b]

7aa产量[%][b]

1

无

37

70:30

12

13

2

Et3N(50)

38

61:39

11

n.d.

3

Cy2NEt(50)

39

62:38

9

n.d.

4

吡啶(50)

32

60:40

9

7

5

DBU(50)

30

55:45

7

n.d.

6

K2CO3(50)

28

55:45

4

8

7

NaHCO3(50)

37

60:40

6

n.d.

8

吡咯烷(50)

82

92:8

trace

n.d.

9

DL-脯氨酸(50)

83

92:8

trace

n.d.

10

吡咯烷(10)

50

72:28

8

trace

11

DL-脯氨酸(10)

84

93:7

trace

n.d.

12

吡咯烷(10)

CH3COOH(10)

85

93:7

trace

n.d.

13

CH3COOH(10)

38

65:35

13

8

14[c]

吡咯烷(10)

CH3COOH(10)

89

85[d]

95:5

trace

n.d.

15[c,e]

吡咯烷(10)

CH3COOH(10)

83

91:9

trace

n.d.

16[f]

吡咯烷(10)

CH3COOH(10)

87

95:5

trace

n.d.

17[g]

吡咯烷(10)

CH3COOH(10)

82[d]

93:7

trace

n.d.

[a]使用2.0毫摩尔规模，0.4毫升的DMF。[b]通过粗制反应混合物的1HNMR分析确定。[c]使用了2摩尔％[Pt（cod）Cl2]和Xantphos。在60℃和5h微波照射下进行反应。[d]分离产物的收率。[e]使用1.0当量的3a。[f]使用2摩尔％的[Pt（cod）Cl2]和Xantphos。通过在70℃下常规加热24小时进行反应。[g]使用0.5摩尔％的[Pt（cod）Cl2]和Xantphos50mmol（6.7g的1a）标度。DBU=1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯，Cy=环己基，n.d.=未检出。

当向吡咯烷体系中加入乙酸（10mol％）（条目12）时，用吡咯烷和脯氨酸获得相同的结果。没有吡咯烷时，醋酸没有效果（条目13）。这些结果清楚地表明，吡咯烷和乙酸对于高度选择性合成4种氨基酸都是必不可少的，并且这些添加剂独立地起作用。在这种双助催化剂体系下，反应温度降低到60℃（入口14），并且将其选作进一步研究的最佳条件。即使仅使用一当量亲核试剂3a，反应也以高单烯丙基化选择性进行（条目15）。此外，传统的油浴加热也适用于该反应（条目16）。此外，仅使用0.5mol％Pt催化剂的克垢反应也顺利进行（条目17）。尽管脯氨酸和吡咯烷先前用于对烯丙基钯配合物与酮或醛的反应，但它们尚未用于活化亚甲基化合物的反应，除了一个实例[10e]，其中使用10当量亲核试剂需要获得单烯丙基化产物。

在最佳条件下，我们研究了活性亚甲基化合物3的范围（表2）。用1,3-二酮（3b-3d）直接进行烷基化具有高收率和高选择性（条目1-3）。值得注意的是，与具有高酸性CH基团的环状1,3-二酮3e的反应也顺利进行（条目4）。几种不同的b-酮酯也适用。当使用3-氧代丁酸叔丁酯（3f）时，反应在不分解叔丁酯的情况下进行（条目5）。与3-氧代-3-苯基丙酸乙酯（3g）及其具有供电子（第7和8项）和吸电子（第9项）取代基的衍生物的反应顺利进行，得到相应的单烯丙基化产物4ag-4aj收益良好。alpha;-取代的活性亚甲基化合物3k和3l也适用于本催化剂（条目10和11）。与3-羟基丁酸2-羟基乙酯（3m）的反应以高收率和高选择性进行（条目12）。此外，也进行与酮基酰胺3n和3o（条目13和14）和b-酮砜3p（条目15）的反应得到相应的单烯丙基化产物4alpha;-4beta;，并且产率很高。

表2：各种活性亚甲基化合物的Pt催化直接烷基化。[a]

条目

亲核试剂

3

4的产量（%）[b]

4/5[c]

1

3b

82[d]

93:7

2

3c

91

gt;9

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