本文作者：Summer
電化學(xué)合成比傳統(tǒng)的氧化還原方法更環(huán)保，因為電化學(xué)合成不需要等當(dāng)量的氧化劑或還原劑。此外，由于能夠同時調(diào)節(jié)電位和電流，所以電化學(xué)合成可以有效地用于各種化合物的合成。其中，比較典型的例子是Shono團(tuán)隊[1]報道的電催化氨基甲酸酯在陽極氧化為N-氨基甲?；鶃啺冯x子再與MeOH反應(yīng)生成α-甲氧基化產(chǎn)物。同時，合成的N,O-氨基產(chǎn)物在Br?nsted酸或Lewis酸條件下可以轉(zhuǎn)化為亞胺離子，該亞胺離子又可與各種親核試劑反應(yīng)合成α位為官能團(tuán)取代的胺化物（Scheme 1a）。而不對稱Shono型氧化C-C鍵偶聯(lián)反應(yīng)也是典型的電化學(xué)合成反應(yīng)。早期的不對稱Shono型氧化交叉偶聯(lián)往往需要依賴手性配體，當(dāng)使用烷基親核試劑時的立體選擇性變化很大。最近，Luo團(tuán)隊[2]報道了烯胺和電化學(xué)共同催化的C-H氧化反應(yīng)，可以良好至優(yōu)異的非對映選擇性和對映選擇性得到C1-烷基化四氫異喹啉（Scheme 1b）。中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所梅天勝團(tuán)隊則一直致力于過渡金屬與電化學(xué)協(xié)同催化原位選擇性C-H功能化反應(yīng)，并成功報道了過渡金屬銅和TEMPO共同催化環(huán)狀叔胺與末端炔烴的不對稱Shono型氧化反應(yīng)，能以良好至優(yōu)秀的對映選擇性得到一系列C1-烷基化四氫異喹啉（Scheme 1c）。該策略成功克服了前人應(yīng)用不對稱偶聯(lián)反應(yīng)合成四氫異喹啉所需氧化劑的問題，為合成手性C1-烷基化四氫異喹啉提供了一種新的有效的合成方法。相關(guān)研究成果發(fā)表于
“Cu(II)/TEMPO-Catalyzed Enantioselective C(sp3)–H Alkynylation of Tertiary Cyclic Amines via Shono-type Oxidation” Gao, P.-S.; Weng, X.-J.; Wang, Z.-H.; Zheng, C.; Sun, B.; Chen, Z.-H.; You, S.-L.; Mei, T.-S.* Angew. Chem. Int. Ed. 2020, Early View. DOI: 10.1002/anie.202005099 Scheme 1 背景研究 論文作者介紹 梅天勝研究員 研究經(jīng)歷 1997-2001，蘭州大學(xué)，學(xué)士（導(dǎo)師：李裕林教授） 2001-2005，蘭州大學(xué)，研究生學(xué)習(xí)（導(dǎo)師：李裕林教授） 2005-2007，Brandeis University，碩士（導(dǎo)師：余金權(quán)教授） 2007-2012，The Scripps Research Institute，博士（導(dǎo)師：余金權(quán)教授） 2012-2014，Postdoctoral Research Associate，University of Utah（導(dǎo)師：Prof. Matthew S. Sigman） 2014-至今，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所金屬有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實驗室，研究員 獲獎及榮譽(yù) 2009獲Best Poster in Chemistry Award-TSRI Symposium 2009獲Chinese Government Award for Outstanding Self-Financed Students Abroad 2013獲Travel Award, University of Utah 2015獲“Shanghai Pujiang Talent Plan” 2016獲“Thieme Chemistry Journals Award” 研究方向 小分子活化，水裂解，甲烷氧化 過渡金屬催化的高選擇性反應(yīng)研究 不對稱催化，催化劑設(shè)計以及反應(yīng)機(jī)理研究 電化學(xué)在金屬有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用 論文概要 作者以2-(4-氯苯基)-1,2,3,4-四氫異喹啉1a和1-乙炔基-4-甲氧基苯2a為模板底物，通過對催化劑、配體、溶劑以及添加物等反應(yīng)條件反復(fù)篩選，確定最優(yōu)反應(yīng)條件（Table 1）：10 mol% Cu(OTf)2為催化劑，20 mol% TEMPO為共催化劑，13 mol% L16為手性配體，1.0 equiv n-Bu4NPF6和 3.5 equiv CF3CH2OH為添加物，MeCN為溶劑，在25℃條件下反應(yīng)12小時，能以82%的收率和95%的對映選擇性得到產(chǎn)物3a。 在最優(yōu)反應(yīng)條件下，作者對四氫異喹啉的底物范圍進(jìn)行了考察。氮原子上各種苯基取代、烷基和雜環(huán)取代的四氫異喹啉能較好地適應(yīng)反應(yīng)條件，能以良好的收率和優(yōu)秀的對映選擇性得到相應(yīng)產(chǎn)物。氮原子上為酯基取代的四氫異喹啉與末端炔烴反應(yīng)產(chǎn)物的對映選擇性較高，但收率卻較低。接著，作者考察了末端炔烴的底物范圍。各種鄰、間、對苯基取代、噻吩、呋喃等雜環(huán)取代、含酯基和烯烴等官能團(tuán)取代以及二茂鐵、甲硅烷等特殊取代的末端炔烴均能較好的適應(yīng)反應(yīng)條件，能以中等至良好的收率和良好至優(yōu)秀的對映選擇性得到相應(yīng)產(chǎn)物。但酰基和烷基取代的末端炔烴則不能得到相應(yīng)產(chǎn)物。 Table 1 條件篩選 為了證明反應(yīng)的應(yīng)用潛力，作者進(jìn)行了衍生反應(yīng)（Scheme 2）。在標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)條件下，1i與2b發(fā)生電化學(xué)氧化C-H烷基化反應(yīng)得到化合物5。5再經(jīng)歷氫化反應(yīng)和對甲基氧化裂解反應(yīng)能以91％的對映選擇性得到廣泛存在于生物堿中重要化合物1-芳基乙基取代四氫異喹啉。 Scheme 2 衍生反應(yīng) 緊接著，作者進(jìn)行了對照實驗，并根據(jù)對照實驗的結(jié)果推測可能的反應(yīng)機(jī)理（Scheme 3）：首先，TEMPO在陽極被氧化為氧銨鹽（TEMPO+）8。然后，1與8經(jīng)歷氫化物轉(zhuǎn)移過程分別得到亞胺中間體9和TEMPO-H 7。在堿性條件下，Cu(I)和炔烴2反應(yīng)生成的手性乙炔化合物10與親電試劑9反應(yīng)生成產(chǎn)物3或4，其中，活化的Cu(I)是Cu(II)與TEMPO-H在陰極反應(yīng)生成。 Scheme 2 反應(yīng)機(jī)理 論文總結(jié)評價 中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所梅天勝團(tuán)隊報道了電化學(xué)條件下，過渡金屬銅和TEMPO共同催化環(huán)狀叔胺與末端炔烴的不對稱Shono型氧化交叉偶聯(lián)反應(yīng)，能以良好至優(yōu)秀的對映選擇性得到一系列C1-烷基化四氫異喹啉，其中反應(yīng)中使用的配體為新型手性雙惡唑啉配體。該策略成功克服了前人應(yīng)用不對稱偶聯(lián)反應(yīng)合成四氫異喹啉所需氧化劑的問題，為合成手性C1-烷基化四氫異喹啉提供了一種新的有效的合成方法。 參考文獻(xiàn) [1] Shono, T.; Hamaguchi, H.; Matsumura, Y. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 4264-4268. DOI: 10.1021/ja00848a020 [2] Fu, N.; Li, L.; Yang, Q.; Luo, S. Org. Lett. 2017, 19, 2122-2125. DOI: 10.1021/acs.orglett.7b00746
