氮賓是一類活潑的中間體，廣泛應(yīng)用于有機合成中制備含氮化合物，眾多的前體可用于產(chǎn)生氮賓或類氮賓（nitrenoid）中間體。肟是一類易于合成且通常穩(wěn)定的化合物，早在1943年法國科學(xué)家Hoch教授成功地將肟作為氮賓前體與格氏試劑反應(yīng)用于氮雜環(huán)丙烷衍生物的合成【圖一，（a）】。在該體系中，肟的α-位氫取代是必須的，反應(yīng)可能經(jīng)歷了分子內(nèi)格氏試劑參與的α-位去質(zhì)子化過程，然后碳負離子參與消除反應(yīng)產(chǎn)生烯基氮賓。烯基氮賓進一步環(huán)化異構(gòu)化得到氮雜環(huán)丙烯中間體，其進一步參與后續(xù)反應(yīng)得到氮雜環(huán)丙烷化合物。
圖一、肟產(chǎn)生氮賓策略 最近中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)顧振華課題組、長春工業(yè)大學(xué)的趙金缽課題組開發(fā)了一種基于9H-芴-9-酮肟和芳基格氏試劑的類氮賓的產(chǎn)生方法【圖一，（b）】。反應(yīng)添加ZnEt2可以減少格氏試劑的用量同時提高反應(yīng)收率。由于缺乏α-位氫取代而不能產(chǎn)生相應(yīng)的碳負離子，作者認為第二分子格氏試劑會進一步對C=N雙鍵加成，進而形成羥胺—鋅、鎂類四元環(huán)結(jié)構(gòu)。之后金屬促進N-O鍵的斷裂產(chǎn)生金屬氮賓中間體，其進一步擴環(huán)重排形成菲啶衍生物。 實驗結(jié)果表明反應(yīng)具有良好的普適性。當(dāng)肟為非對稱結(jié)構(gòu)時反應(yīng)具有一定的選擇性，富電子芳環(huán)更優(yōu)先發(fā)生遷移/重排；同時反應(yīng)亦適用于一些吡啶駢合的雜環(huán)的合成，噻吩和吡咯并環(huán)均可。二茂鐵衍生的酮肟也可參與此反應(yīng)，并且底物的平面手性可以完好的保留到產(chǎn)物之中。 圖二、底物考察 最后作者對該反應(yīng)進行了理論計算研究。作者發(fā)現(xiàn)：（i）反應(yīng)決速步是格氏試劑對C=N雙鍵的加成反應(yīng)，ZnEt2的加入降低了此步的活化能；（ii）鋅、鎂雙金屬協(xié)同促進N-O鍵的斷裂，期間氮中心表現(xiàn)出氮賓的性質(zhì)。計算發(fā)現(xiàn)N-O鍵的斷裂和芳基的遷移重排是一個協(xié)同的過程【圖三】；（iii）氮中心單線態(tài)的能量要顯著低于三線態(tài)的能量，故而作者認為反應(yīng)是通過單線態(tài)過渡態(tài)實現(xiàn)擴環(huán)重排的。 圖三、Zn/Mg類氮賓參與擴環(huán)重排的DFT計算 在該工作中，顧振華和趙金缽課題組發(fā)展了一種從易得的環(huán)狀芳基酮肟與格氏試劑出發(fā)產(chǎn)生活性金屬類氮賓關(guān)鍵中間體的方法，該中間體通過擴環(huán)重排構(gòu)建吡啶骨架。反應(yīng)具有底物易得、適用范圍廣、操作簡單等優(yōu)點，該反應(yīng)為菲啶及其衍生物的合成提供了新的思路。 論文信息 Nitrenoid from Oxime: A Practical Synthesis of Planar Chiral Ferrocenyl Phenanthridines via Nitrene-Involved Ring-Expansion Reaction Na Li, Dr. Biqiong Hong, Prof. Jinbo Zhao, Prof. Zhenhua Gu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202215530
