導(dǎo)讀：
近日，加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)化學(xué)系Laurel L. Schafer教授課題組報(bào)道了通過鋯催化炔烴的氫化氨基烷基化反應(yīng)，從而合成α,β,γ-取代的烯丙基胺衍生物。該反應(yīng)可與N-(三甲基硅烷基)芐胺和各種N-芐基苯胺底物相容，同時，具有吸（給）電子基的內(nèi)炔烴也與體系兼容。此外，對關(guān)鍵中間體的化學(xué)計(jì)量研究表明，由雙(脲基)配體在鋯上賦予開放的配位層，對于中性供體的配位至關(guān)重要。這些配合物可作為催化轉(zhuǎn)換中內(nèi)層質(zhì)子分解反應(yīng)的模型。相關(guān)研究成果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.0c10405）。
（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）
正文：
烯丙基胺廣泛存在于天然產(chǎn)物、農(nóng)用化學(xué)品和藥物中。在已開發(fā)的眾多烯丙基胺合成方法中，過渡金屬催化的C-N鍵形成是合成烯丙基胺和其他含氮化合物的有效策略。而二烯和丙二烯的后過渡金屬催化加氫胺化，可通過區(qū)域選擇性的C-N鍵形成，以原子經(jīng)濟(jì)性的方式直接合成烯丙基胺，并且炔烴（原位異構(gòu)化為丙二烯）也可進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化。值得注意的是，該方法的底物范圍僅為烷基取代的炔烴。另一種催化氫化氨基烷基化策略，可以將簡單炔烴與胺底物的α-碳構(gòu)建C-C鍵。
氫化氨基烷基化反應(yīng)可以通過后過渡金屬、前過渡金屬和光催化劑進(jìn)行催化，將胺中的α-C-H鍵與烯烴加成。前過渡金屬通常被忽略，但由于其含量豐富且成本低廉，因而更具有吸引力。盡管炔烴的催化氫化氨基烷基化反應(yīng)以前是未知的，但其化學(xué)計(jì)量反應(yīng)已由Buchwald及其同事開發(fā)，并由Norton等人進(jìn)一步發(fā)展（Scheme 1a）。將各種烷基和芳基取代的炔烴插入到鋯雜氮丙啶（A）的Zr-C鍵，形成五元金屬環(huán)（B），再經(jīng)水溶液處理，可獲得α,β,γ-烯丙基胺產(chǎn)物C以及化學(xué)計(jì)量的氧化鋯副產(chǎn)物。值得注意的是，化學(xué)計(jì)量研究表明，可在室溫下將炔烴插入第4族金屬氮丙啶中，但無法實(shí)現(xiàn)催化轉(zhuǎn)化。盡管Schafer課題組和其他小組已實(shí)現(xiàn)了N,E-螯合的前過渡金屬配合物在烯烴氫化氨基烷基化催化方面的進(jìn)展，但炔烴底物均無反應(yīng)性。
（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）
最近，作者也報(bào)道了使用Zr(NMe2)4作為催化劑，實(shí)現(xiàn)烯烴與N-(三甲基硅烷基)胺的氫化氨基烷基化反應(yīng)。在該體系中，具有雙(脲基)配體的鋯配合物很容易形成七配位配合物，有利于中性胺的配位（Scheme 2）。在此，作者報(bào)道了以Zr(NMe2)4為催化劑，使用雙(脲基)配體，從而實(shí)現(xiàn)炔烴的氫化氨基烷基化反應(yīng)，生成烯丙基胺化合物（Scheme 1b）。
首先，作者通過配合物1來研究炔烴加氫氨基烷基化的化學(xué)計(jì)量轉(zhuǎn)化步驟（Scheme 2）。在室溫下將一當(dāng)量的N-(三甲基硅烷基)芐胺加入相應(yīng)的二芐基配合物的甲苯溶液中，即可合成配合物1。在將吡啶加入到配合物1的C6D6溶液中時，通過假定的7配位物種的形成，可以誘導(dǎo)經(jīng)β-H提取的甲苯消除。在室溫下，反應(yīng)液從無色立即變化到橙色，并將該溶液加熱至65 °C保持1 h，得到深紅色溶液。通過1H NMR光譜檢測，1中的酰胺基和芐基配體的亞甲基共振峰消失，并有一當(dāng)量的甲苯形成。這一結(jié)果通過配合物2的晶體結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步證實(shí)（Figure 1, left）。然后，作者研究了氫化氨基烷基化中炔烴插入的步驟。在室溫下，將一當(dāng)量的二苯基乙炔引入2的甲苯溶液中，顏色立即從紅色變?yōu)闊o色。通過1H NMR光譜檢測，2的芐基共振峰消失，并且在5.73 ppm處出現(xiàn)新單峰，與五元金屬環(huán)3的形成一致，該結(jié)果通過晶體結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步確認(rèn)（Figure 1, right）。為了探索質(zhì)子分解步驟，作者將3溶解在C6D6中并在3.5當(dāng)量的吡咯烷中室溫下反應(yīng)5分鐘后，1HNMR光譜檢測結(jié)果顯示，3完全消耗，并形成了已知的配合物4，4.90 ppm處出現(xiàn)新的雙峰，對應(yīng)于烯丙基胺5a的芐基H。這些結(jié)果表明，用簡單的胺底物而不是質(zhì)子化學(xué)計(jì)量的后處理就可以輕松合成產(chǎn)物。
（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）
（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）
緊接著，作者使用上述的催化方案，以N-(三甲基硅烷基)芐胺和二苯乙炔為底物，使用11 mol％的Zr(NMe2)4為催化劑，10 mol％的雙(脲基)配體，于C6D6中145 °C下反應(yīng)24小時，即可以60％的收率獲得烯丙基胺5a（eq 1）。同時，副產(chǎn)物烯胺5b的收率為14％收率。當(dāng)使用N-芐基苯胺作為底物，可以82％的收率獲得烯丙基胺6a，并避免副反應(yīng)的發(fā)生（eq 1）。
（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）
隨后，作者以N-芐基苯胺為底物，對炔烴范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Table 1）。芳基的對位含有給電子或吸電子基團(tuán)（7-10）時，收率會降低。而使用2-吡啶基（11）代替苯基取代基時，僅獲得一種區(qū)域異構(gòu)體的形成，這歸因于吡啶基氮的導(dǎo)向能力。極化程度更高的1-苯基-1-丙炔具有良好的區(qū)域選擇性，收率適中（12）。而環(huán)己基取代底物（13）的收率有所提高，但未觀察到明顯的區(qū)域選擇性。12和13中的區(qū)域異構(gòu)體分布結(jié)果表明，空間和電子效應(yīng)都會影響反應(yīng)的區(qū)域選擇性。實(shí)際上，富電子且空間位阻偏大的1-苯基-2-三甲基硅烷基乙炔僅形成一種區(qū)域異構(gòu)體（14）。
（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）
最后，作者以二苯乙炔為底物，對胺底物的范圍進(jìn)行了擴(kuò)展（Table 2）。4-位甲基取代苯胺（15）與未取代N-芐基苯胺的收率相似（84％）。隨著反應(yīng)時間的延長，氯代芳烴（16）的收率會大幅降低，而氟代芳烴（17）會稍微降低。相比之下，具有4-位甲基取代芐基的底物（18）需在48小時才能達(dá)到72％的收率，而氯（19）和氟（20）取代底物僅需 24小時。該效應(yīng)可能是由于缺電子芐基C-H鍵的鍵解離能降低。
（圖片來源：J. Am. Chem. Soc.）
總結(jié)：
加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)化學(xué)系Laurel L. Schafer教授課題組報(bào)道了一種鋯催化炔烴的氫化氨基烷基化反應(yīng)，從而合成α,β,γ-取代的烯丙基胺衍生物。值得注意的是，雙(脲基)配體的使用對于促進(jìn)催化反應(yīng)至關(guān)重要。
