浙江理工大學(xué)化學(xué)系姚偉軍教授課題組
芳醛類(lèi)化合物是有機(jī)合成化學(xué)研究和相關(guān)應(yīng)用中不可替代的基本化學(xué)品, 其中具有聯(lián)芳基骨架的聯(lián)芳醛類(lèi)化合物不僅具有常規(guī)芳醛的性質(zhì), 更在很多前沿研究領(lǐng)域, 如手性熒光探針合成、手性試劑制備以及多環(huán)芳基稠環(huán)化合物構(gòu)建等方面展示了重要而獨(dú)特的應(yīng)用. 已有的聯(lián)芳醛合成主要策略是官能團(tuán)轉(zhuǎn)化, 即聯(lián)芳基底物結(jié)構(gòu)上的其它官能團(tuán)向甲?；霓D(zhuǎn)化[1]. 此外, 通過(guò)單芳基醛和芳基偶聯(lián)試劑之間的交叉偶聯(lián)反應(yīng)也是構(gòu)建聯(lián)芳醛的常用方法[2]. 特定情況下, 多步目標(biāo)導(dǎo)向合成的方法也可以實(shí)現(xiàn)某些聯(lián)芳醛的合成[3]. 對(duì)于已有的合成策略而言, 需要采用聯(lián)芳基化合物作為原料、過(guò)渡金屬催化和/或多步合成的效率問(wèn)題仍在一定程度上限制了相關(guān)合成方法的應(yīng)用. 因此, 發(fā)展新的合成方法對(duì)已有策略進(jìn)行補(bǔ)充對(duì)于聯(lián)芳醛類(lèi)化合物仍然是重要研究課題. 有趣的是, 盡管芳環(huán)化反應(yīng)是當(dāng)前合成芳香化合物的主流策略之一, 對(duì)于含有甲酰基的芳醛而言, 這類(lèi)合成策略卻長(zhǎng)期以來(lái)難以得到應(yīng)用. 主要原因是芳環(huán)化反應(yīng)通常需要較強(qiáng)的氧化條件來(lái)輔助芳構(gòu)化過(guò)程, 而甲?；鶇s對(duì)氧化條件敏感, 容易在芳環(huán)化的同時(shí)被氧化. 為解決這一問(wèn)題, 江西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院萬(wàn)結(jié)平課題組[4]曾報(bào)道了烯胺酮和共軛二烯醛之間的[2＋4]型苯環(huán)化反應(yīng)合成苯甲醛的方法. 這個(gè)方法的關(guān)鍵是在環(huán)化反應(yīng)之后, 通過(guò)氨基和β-氫的消除, 在非氧化條件下構(gòu)建一個(gè)新的雙鍵, 得到環(huán)己二烯結(jié)構(gòu)的中間體. 因?yàn)榄h(huán)己二烯在結(jié)構(gòu)上具有更接近苯環(huán)的不飽和度, 因此可以在極弱甚至無(wú)需氧化的條件下完成芳構(gòu)化, 并不影響體系中的醛官能團(tuán), 最終使得芳構(gòu)化過(guò)程和醛官能團(tuán)在反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)了兼容, 揭示了通過(guò)非環(huán)狀醛底物的苯環(huán)化反應(yīng)直接合成苯甲醛的可行性. 最近, 該小組[5]基于烯胺消除模式下烯醛底物參與的苯環(huán)化反應(yīng), 再次建立了聯(lián)芳醛類(lèi)化合物的直接合成方法. 該方法通過(guò)丙炔酸酯加二級(jí)胺原位活化構(gòu)建烯胺酯的模式進(jìn)行. 作者先以丙炔酸乙酯和肉桂醛的反應(yīng)為模型, 對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化, 建立了2 equiv.甲胺(w＝40%水溶液)為促進(jìn)劑, 乙酸介質(zhì)中80 ℃的反應(yīng)條件. 在該反應(yīng)條件下, 作者首先采用系列間位或?qū)ξ缓胁煌〈Y(jié)構(gòu)的肉桂醛和丙炔酸烷基酯反應(yīng), 順利得到了一系列含有不同取代基結(jié)構(gòu)的聯(lián)芳基-2-醛類(lèi)化合物3, 產(chǎn)率中等到優(yōu)秀(圖1A). 隨后, 鑒于具有旋轉(zhuǎn)受阻軸不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的芳醛類(lèi)化合物的重要應(yīng)用前景[6], 作者在擴(kuò)展研究中采用了具有不同鄰位取代的肉桂醛作為底物和炔酸酯的反應(yīng), 對(duì)具有軸不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的聯(lián)芳醛類(lèi)化合物合成進(jìn)行研究. 結(jié)果如圖1B: 在鄰位含有烷氧基、硝基和鹵素取代基的產(chǎn)物都能順利合成, 充分展示了該方法的廣泛適用性. 圖1 基于烯醛苯環(huán)化反應(yīng)合成聯(lián)芳醛 基于反應(yīng)結(jié)果以及對(duì)潛在中間體的分離和相應(yīng)控制反應(yīng), 作者提出了可能的反應(yīng)機(jī)理(圖2). 反應(yīng)主要經(jīng)歷的可能中間體為5、6和7. 其中胺消除反應(yīng)得到環(huán)己二烯中間體7是該反應(yīng)的關(guān)鍵步驟, 環(huán)己二烯中間體形成后, 可在弱氧化條件下實(shí)現(xiàn)芳構(gòu)化, 在完成苯環(huán)構(gòu)建的同時(shí)不會(huì)影響甲酰基, 從而得到聯(lián)芳醛類(lèi)化合物. 圖2 可能的反應(yīng)機(jī)理 總之, 萬(wàn)結(jié)平課題組發(fā)展了一條通過(guò)烯醛和炔酸酯的苯環(huán)化反應(yīng)合成聯(lián)芳醛類(lèi)化合物的新途徑. 該方法可通用于平面和具有軸不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的聯(lián)芳醛類(lèi)化合物合成. 此外, 該方法不僅原料易得、操作簡(jiǎn)單和無(wú)需任何金屬試劑, 而且通過(guò)苯環(huán)化反應(yīng)直接實(shí)現(xiàn)了從烯醛到聯(lián)芳醛的合成, 為芳醛合成提供了新的選擇. 江西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院萬(wàn)結(jié)平教授課題組 該文發(fā)表在Chin.J.Org.Chem. 2020, 40(12): 4384-4386. DOI:10.6023/cjoc202000091, 
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