图1. 新方法合成异香豆素
图2. 反应中间体分子模型
过渡金属催化的碳氢官能化反应,由于其反应高效和原子经济性构筑各类有机功能分子,而成为当前有机化学的研究热点。经典的碳氢官能化反应的途径是过渡金属在导向基团或碳卤键存在下,首先对碳氢键进行活化,形成相对稳定的环金属中间体,进而再发生官能化反应得到目标产物。对于简单底物,受到环张力的影响无法形成环金属中间体,不适用于经典的碳氢官能化反应。针对该类型底物,发展一种新的反应策略是非常必要的。
在国家自然科学基金青年项目、福建省自然科学基金、中科院先导专项的资助下,福建物构所中科院煤制乙二醇及相关技术重点实验室黄学良研究员课题组发展了一种构筑环金属中间体的新策略。选用简单的邻溴苯甲醛为底物,首先零价钯对其氧化加成,受环张力的影响无法碳氢活化形成四元环钯中间体,当重氮化合物存在时,优先生成钯卡宾,再迁移插入,这时,钯金属中心与醛基发生碳钯化反应,生成相对稳定的五元环钯中间体,或七元环钯中间体,再经过还原消除生成目标产物。在机理方面,黄学良研究员课题组与结构化学国家重点实验室李春森研究员课题组合作,进行了详细的理论计算研究,认为生成七元环钯中间体的反应途径更为合理。
该反应底物简单易得,反应条件温和、反应高效,具有较好的原子经济性,为异香豆素及其衍生物的合成提供了一条简洁高效的方法,同时,这一构筑环金属中间体的新策略有望用于更多一般化的简单化合物的官能团化研究。
该文章的第一作者是黄学良课题组的助理研究员俞颖华,理论计算工作由李春森课题组的卢倩倩博士完成。相关研究成果已发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 319 – 323 ( DOI: 10.1002/anie.201710317,该文章献给我国著名的结构和无机化学家吴新涛院士80岁生日)。
文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201710317/full
(黄学良课题组供稿)