硝酸酯類化合物，不僅作為一氧化氮的供體，常用于心血管藥物，還可以用于改善已有藥物（增強藥效、降低毒副作用），在醫(yī)藥、含能材料、有機合成砌塊等領(lǐng)域上有著廣泛的應(yīng)用。目前雖然已有一些硝酸酯化反應(yīng)被開發(fā)出來（圖1），但仍有很多局限和不足，主要在于：1）不可避免使用混酸體系或者金屬試劑；2）反應(yīng)選擇性差、底物范圍窄；3）可利用的硝酸酯化試劑少，底物需要預(yù)活化，步驟經(jīng)濟性、原子經(jīng)濟性差?；诰G色和可持續(xù)化學(xué)的發(fā)展理念，開發(fā)新型硝酸酯化試劑以實現(xiàn)高效的硝酸酯化反應(yīng)是亟待解決且富有挑戰(zhàn)性的課題。
圖1. 硝酸酯的合成進展 近日，上海師范大學(xué)鄧清海教授課題組基于先前的研究經(jīng)驗，從廉價的二乙酸碘苯或芳基碘出發(fā)，以硝酸為原料，成功合成了一類新型非環(huán)狀高碘硝酸酯化試劑OAIDN（2），開發(fā)了一系列綠色高效的硝酸酯化反應(yīng)（圖2）。通過試劑和相應(yīng)底物在溶劑中的簡單混合，數(shù)分鐘內(nèi)即可高效實現(xiàn)1,3-二羰基化合物、β-萘酚、氧化吲哚的直接硝酸酯化，相較于環(huán)狀高碘試劑1（產(chǎn)率標(biāo)記為藍色），反應(yīng)優(yōu)勢顯而易見。 圖2. 非環(huán)狀高碘硝酸酯化試劑2的合成和初步應(yīng)用 作者又以環(huán)丙基硅醚的開環(huán)硝酸酯化為例對反應(yīng)底物適用性進行拓展（圖3），結(jié)果表明，反應(yīng)對各類官能團如烷基、烯基、芳基、鹵素、醚、酯、磺酰胺、酰亞胺、三氟甲基等均有很好的兼容性。以2a作硝酸酯源，對氧化條件敏感的底物如呋喃、噻吩等的反應(yīng)收率較低，通過改用更溫和的試劑2d，其收率可得到明顯提升，表明該類硝酸酯化試劑的活性是可調(diào)的。此外，作者還利用該策略將硝酸酯基團成功引入到天然產(chǎn)物或藥物分子中。 圖3. 環(huán)丙基硅醚開環(huán)硝酸酯化反應(yīng)制備β-硝基氧基酮 結(jié)合控制實驗、理論計算以及前期研究工作的結(jié)果，作者提出了該反應(yīng)的機理（圖4）。環(huán)丙基硅醚和試劑2a在鋅離子的催化下釋放TMS2O，生成中間體E，然后發(fā)生選擇性開環(huán)硝酸酯化反應(yīng)得到生成相應(yīng)的有機硝酸酯。 圖4. 環(huán)丙基硅醚開環(huán)硝酸酯化的反應(yīng)機理 綜上所述，上海師范大學(xué)鄧清海教授課題組成功發(fā)展了一類結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、活性可調(diào)的硝酸酯化試劑，并開發(fā)了一系列安全、綠色、高效、快捷的硝酸酯化反應(yīng)，在有機合成及藥物合成上有著廣闊的應(yīng)用前景。 論文信息 Simple and Versatile Nitrooxylation: Noncyclic Hypervalent Iodine Nitrooxylating Reagent. Xuan Cheng, Quan Yin, Yu-Xuan Jiang, Ling-Feng Jiang, Si-Yuan Li, Yi-Fei Cheng, Xin-Chang Sun, Lujun Peng, Cheng Zhong, and Qing-Hai Deng* 第一作者為上海師范大學(xué)2021級博士生成軒，感謝國家自然科學(xué)基金、上海市自然科學(xué)基金、上海市“曙光計劃”項目的支持，感謝武漢大學(xué)鐘成老師在機理計算上給予幫助。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202302521
