正文
(圖片來源:Nat. Chem.)
PIMS試劑利用市售的雙(三甲基硅基)氨基鋰和[雙(三氟乙酰氧基)碘]苯合成,其可以在多克規模上制備。通過單晶X-射線單晶衍射分析,PIMS顯示出碘中心呈T形幾何結構,N–I–N鍵角為179.08(5)°,N–I–C鍵角范圍為90.08(6)°至90.81(6)°。I–N鍵距離分別為2.2069(13) ?和2.1953(13) ?,均長于原子共價半徑之和(2.10 ?)。DFT計算預測I–N鍵的平均鍵能為20 kcal mol?1,表明這些鍵易于發生均裂。差示掃描量熱分析顯示,PIMS在82.6 °C熔化并隨后降解為碘苯。PIMS的紫外-可見光譜在紫外區域顯示出吸收特征,其尾部延伸至可見光范圍。
首先,作者以1作為硫化試劑,環十二烷2作為模板底物對C-H活化反應進行探索(Table 1)。經過一系列條件篩選, 作者發現當使用1(1.0 equiv),2(10.0 equiv),PIMS(1.0 equiv),在三氟甲苯中440 nm光照下室溫反應18小時,能夠以80%的產率得到相應的C-H硫化產物。控制實驗表明在沒有PIMS存在以及光照時反應效率大大降低。在得到了最優反應條件后,作者對此轉化的底物范圍進行了考察。一系列不同取代的單環烷烴、直鏈烷烴、雙環烷烴、硅烷、芳香族化合物以及雜環化合物等均可順利實現轉化,以15-82%的產率得到相應的硫化產物3-30。一系列不同的官能團如鹵素、鄰苯二甲酰亞胺、硝基、腈基和酯基等均可兼容。
(圖片來源:Nat. Chem.)
隨后,作者對實驗方案進行了改進,以實現更復雜底物的官能團化(Table 2)。一系列天然產物和藥物相關分子,如脫氫松香酸甲酯(31)、八氫吡咯并[3,4-c]吡咯(32)、脯氨酸衍生的酰胺(33)、氮雜環丁烷(34)、噁唑烷酮(35)、雙環嗎啉(36)和(-)-ambroxide(37),均在芐位或α-雜原子取代位點上展現出高區域選擇性并得到相應的產物31-37(26-72%)。此外,該方法適用于糖類衍生物的官能團化,包括保護的β-d-吡喃果糖(38)和達格列凈四乙酸酯(39)。此外,作者還發現當使用僅含有非未活化C-H鍵的環己烷(3)和(+)-長葉烯(40)反應時,雖然產率中等,但區域選擇性和立體選擇性較高。此外,該策略還可以實現烯丙基C-H鍵硫化,反應在無需PIMS存在的條件下即可進行,且適用于多種復雜天然產物和藥物分子(Table 3)。遺憾的是,此方法對非環烯烴和茚不適用。
(圖片來源:Nat. Chem.)
(圖片來源:Nat. Chem.)
為了證明硫化產物的實用性,作者將產物的SPT部分通過親核取代、氧化、脫保護等反應進行了多樣化衍生。當SPT中的硫醚氧化為砜后,可通過Julia-Kocienski烯基化、取代反應和鎳催化交叉偶聯等反應實現轉化(Fig. 2)。
(圖片來源:Nat. Chem.)
值得注意的是,通過對自由基捕獲劑(RTA)的改變,作者利用PIMS還可實現多種不同類型的C-H鍵官能團化反應(如C-H鹵化、疊氮化、氰化、烯基化、炔基化)等。重要的是,該方法與以往報道的方法有所不同,其氫原子攫取劑的生成與自由基捕獲步驟完全分離。因此,原則上RTA的選擇范圍更廣,因為無需考慮其是否能夠周轉光催化劑、金屬催化劑或維持自由基鏈,這與之前的相關報道不同。此外,作者還能利用鈷催化反應策略來實現環烷烴的脫氫來合成烯烴(Fig. 3)。此外,作者通過研究發現,當使用不同結構的高價碘試劑,如PITO、PIMS和PIPS時,可以實現區域發散的C-H官能團化過程(Fig. 4)。
(圖片來源:Nat. Chem.)
(圖片來源:Nat. Chem.)
總結
聲明:化學加刊發或者轉載此文只是出于傳遞、分享更多信息之目的,并不意味認同其觀點或證實其描述。若有來源標注錯誤或侵犯了您的合法權益,請作者持權屬證明與本網聯系,我們將及時更正、刪除,謝謝。 電話:18676881059,郵箱:gongjian@huaxuejia.cn