大連理工大學(xué)趙劍楠課題組報(bào)道了一種氮雜環(huán)卡賓與可見(jiàn)光協(xié)同催化氮自由基參與的烯烴分子內(nèi)氨?；磻?yīng)。該反應(yīng)過(guò)程包括腙的單電子氧化產(chǎn)生氮中心自由基，分子內(nèi)環(huán)化，自由基交叉偶聯(lián)。合成了多種在天然產(chǎn)物和藥物分子中普遍存在的1,4,5,6-四氫噠嗪類(lèi)化合物。
圖1. 氮雜環(huán)卡賓催化的自由基反應(yīng) 含氮雜環(huán)化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物和藥物分子中。因此，化學(xué)家們一直致力于發(fā)展合成這類(lèi)雜環(huán)化合物的高效方法。其中，氮中心自由基對(duì)烯烴的加成可以生成六元或五元含氮雜環(huán)化合物（圖1A）。近幾年來(lái)，受到酶催化的啟發(fā)，氮雜環(huán)卡賓催化的自由基反應(yīng)為合成羰基化合物提供了新的方法（圖1B）。這類(lèi)自由基反應(yīng)被成功應(yīng)用到烯烴的氨?；磻?yīng)中（圖1C）。課題組前期工作表明，通過(guò)基態(tài)的單電子還原可以分別得到亞胺自由基（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 22767）和酰胺自由基（Org. Lett. 2023, 25, 8677）。通過(guò)直接活化N-H鍵生成氮中心自由基，為六元含氮雜環(huán)類(lèi)化合物的合成提供了高效的方法。基于此，大連理工大學(xué)趙劍楠課題組發(fā)展了一種氮雜環(huán)卡賓與可見(jiàn)光協(xié)同催化產(chǎn)生氮中心腙自由基的方法，并成功實(shí)現(xiàn)了分子內(nèi)的氨?；磻?yīng)（圖1D）。該方法條件溫和，操作簡(jiǎn)單，為1,4,5,6-四氫噠嗪類(lèi)化合物的合成提供了新的方法。 在最優(yōu)反應(yīng)條件下，作者考察了該反應(yīng)的底物適用范圍，結(jié)果表明該體系可以很好的兼容各種功能性官能團(tuán)，得到中等及以上的收率?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果及前人的研究工作，作者提出了可能的反應(yīng)機(jī)理（圖2）。在堿性條件下，底物2a被氧化生成氮自由基D,經(jīng)過(guò)分子內(nèi)環(huán)化產(chǎn)生碳自由基E。同時(shí)，氮雜環(huán)卡賓與?；溥?a反應(yīng)生成中間體B，并被還原生成自由基C。最后，自由基E和C發(fā)生交叉偶聯(lián)，消除卡賓催化劑生成四氫噠嗪類(lèi)產(chǎn)物3。 該研究進(jìn)一步拓展了氮雜環(huán)卡賓催化在自由基反應(yīng)中的應(yīng)用，為四氫噠嗪和二氫吡唑類(lèi)化合物的合成提供了新的方法和思路。反應(yīng)過(guò)程中對(duì)手性卡賓的嘗試，初步探索了自由基偶聯(lián)過(guò)程的對(duì)映選擇性控制。 圖2. 可能的反應(yīng)機(jī)理 論文信息 Cooperative NHC and Photoredox Catalyzed Radical Aminoacylation of Alkenes to Tetrahydropyridazines Wen-Deng Liu, Jiyuan Gao, Jia-Nan Mo, Yuqiao Zhou, Jiannan Zhao Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem202402288
