Suzuki–Miyaura偶聯(lián)是一類高效構(gòu)建C-C鍵的偶聯(lián)反應(yīng),目前應(yīng)用在眾多領(lǐng)域中。在過去幾十年中,除去廣泛使用的芳基鹵或芳基酯底物外,一些其它類型底物(如酰氯、酸酐、重氮鹽、磺酰氯、胺甲酰氯等)的偶聯(lián)也得到了廣泛的探索。然而,使用胺磺酰氯化物作為偶聯(lián)部分實(shí)現(xiàn)磺酰胺的合成卻未有報道。這類反應(yīng)具有一定的挑戰(zhàn)性,主要是由于磺酰基的強(qiáng)吸電子性使得其傾向于脫磺?;鶑亩纬扇壈?。
近些年,含磺?;衔锏暮铣梢鹆擞袡C(jī)化學(xué)家的興趣。一系列含硫化合物,如DABSO、焦亞硫酸鹽等可以作為SO2類似物實(shí)現(xiàn)磺酰化過程。然而這些反應(yīng)的應(yīng)用受限于原子經(jīng)濟(jì)性以及反應(yīng)物的獨(dú)特性質(zhì)(Scheme 1a)。為了發(fā)展出簡單高效的方法,在不需要預(yù)先合成磺酰氯的情況下實(shí)現(xiàn)芳基磺酰胺的三組分合成,許多有機(jī)化學(xué)家進(jìn)行了多種嘗試。使用芳基硼酸代替芳基鹵可以作為一條可供選擇的路徑(Scheme 1b)。然而由于硼酸與鹵素的電性相反,因此反應(yīng)中通常需要加入額外的添加劑,這限制了反應(yīng)的應(yīng)用。
最近,復(fù)旦大學(xué)和臺州學(xué)院的吳劼教授課題組報道了利用硫酰氯作為SO2基團(tuán)的來源,通過鈀催化的三組分反應(yīng)合成磺酰胺。其利用原位生成的胺磺酰氯化物與硼酸發(fā)生Suzuki–Miyaura偶聯(lián),以較高的產(chǎn)率和較好的選擇性實(shí)現(xiàn)多種磺酰胺類化合物的合成(Scheme 1c)。相關(guān)成果發(fā)表在Chem. Sci.(2021,DOI: 10.1039/d1sc01351c)上。
(圖片來源:Chem. Sci.)
與傳統(tǒng)的反應(yīng)路徑不同,此反應(yīng)中胺組分從親核性試劑轉(zhuǎn)變?yōu)橛H電性試劑,從而反轉(zhuǎn)了整個反應(yīng)過程。而從胺開始的兩步合成可以繞過目前S-N鍵形成中存在的還原消除困難的問題。相反,C-S鍵的形成可能是成功的關(guān)鍵(Scheme 2)。作者認(rèn)為在此反應(yīng)中堿的作用很大,其可以除去反應(yīng)中生成的酸。而配體也會起到至關(guān)重要的作用,從而改進(jìn)Pd(0)與胺磺酰氯的氧化加成過程,促進(jìn)磺酰胺類產(chǎn)物的生成。
(圖片來源:Chem. Sci.)
作者首先選擇商業(yè)可得的胺磺酰氯化物中間體A(其可以通過嗎啡啉與硫酰氯反應(yīng)制備出來)來展開研究。結(jié)果表明當(dāng)使用傳統(tǒng)的膦配體時,胺磺酰氯化物中間體A與萘硼酸2a反應(yīng)主要生成脫磺酰基副產(chǎn)物3a’,而目標(biāo)磺酰胺類化合物3a的產(chǎn)率很低(Table 1, entries 1 and 2)。由于富電子的膦配體有助于Pd(0)與親電試劑的氧化加成,而大位阻的膦配體有助于還原消除過程,因此當(dāng)富電子、大位阻的三(2,6-二甲氧基苯)膦作為配體時,目標(biāo)產(chǎn)物3a的產(chǎn)率有顯著增加( Table 1, entry 3)。當(dāng)使用混合溶劑THF和MeCN作為反應(yīng)溶劑時,反應(yīng)效果更好(Table 1, entry 4)。
(圖片來源:Chem. Sci.)
在得到了初步結(jié)果后,作者對在反應(yīng)過程中原位生成的胺磺酰氯化物中間體A進(jìn)行了探索(Table 2)。經(jīng)過一系列仔細(xì)的篩選,作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用PdCl2(PhCN)2為催化劑,Na2HPO4作堿的時候,目標(biāo)產(chǎn)物3a可以以80%的產(chǎn)率得到,并且可以最大程度抑制脫磺?;碑a(chǎn)物3a’的生成。
(圖片來源:Chem. Sci.)
在優(yōu)化出反應(yīng)最優(yōu)條件后,作者對一系列二級胺以及芳基硼酸的底物適應(yīng)性進(jìn)行探索(Scheme 3)。對于芳基硼酸,不論是鄰、間、對位取代的芳基硼酸都在反應(yīng)中展現(xiàn)出較好的反應(yīng)活性。而當(dāng)連接有吸電子取代基時,由于鈀中間體的缺電子性使得脫磺酰基的副產(chǎn)物增多。芳基硼酸上連有一些敏感基團(tuán)(如Boc、酚、硫化物、鹵素以及烯基等)都可以兼容此反應(yīng)過程。此外,眾多雜環(huán)基團(tuán)(如吲哚、吲唑、吡啶等)均可兼容此反應(yīng)。
隨后,作者對胺的底物范圍進(jìn)行探索(Scheme 3)。實(shí)驗(yàn)表明,大多數(shù)的胺都可以實(shí)現(xiàn)此轉(zhuǎn)化。一些敏感基團(tuán)(如乙?;?、Boc、Cbz、環(huán)丙羰基等)均不干擾反應(yīng)過程。然而,一級胺和苯胺不能夠?qū)崿F(xiàn)此轉(zhuǎn)化。作者推測當(dāng)使用一級胺參與反應(yīng)時,可能是由于胺磺酰氯化物與鈀催化劑發(fā)生氧化加成后生成的Pd–SO2–NHR中間體會發(fā)生β-H消除過程,從而抑制了目標(biāo)反應(yīng)過程。
(圖片來源:Chem. Sci.)
為了證實(shí)此方法的實(shí)用性,作者進(jìn)行了克級實(shí)驗(yàn)(Scheme 4)。當(dāng)反應(yīng)放大量至4.0 mmol規(guī)模,并降低催化劑用量為1 mol%時,對產(chǎn)率沒有特別大的影響。此外,當(dāng)使用一些具有生物活性分子衍生出的芳基硼酸作為底物時,均可以得到相應(yīng)的產(chǎn)物,證明了此方法在合成應(yīng)用上的潛力。
(圖片來源:Chem. Sci.)