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Me(甲基)直接变CN(氰基),这个很牛!

 番茄炒蛋0j2gtr 2024-05-16 发布于浙江

腈类化合物是有机合成化学中非常重要的一类化合物,可以进行丰富多彩的化学转化,其又分为烷基腈类化合物和芳基腈类化合物。今天,我们主要聊一聊芳基腈类化合物,该类化合物的合成最常用的方法就是卤素(类卤素)与Zn(CN)2,NaCN或者CuCN等在金属Pd,Cu,Ni等的催化下进行偶联反应构建。很明显,该类方法都需要使用有毒的氰化金属盐,对小伙伴和环境都是不友好的。除了偶联方法,羧酸类衍生物也是合成腈类化合物常用的原料,比如(1)醛,NH3在氧化剂的存在下合成CN;(2)酰胺在脱水试剂的作用下脱水制备CN;(3)醛,NaN3,H+参与的Schmidt重排反应;(4)醛,盐酸羟胺,搭配脱水试剂的反应。除了这些方法,芳基溴代物或碘代物在丁基锂的作用下生成芳基锂试剂,再与亲电的“CN”源反应也是制备芳基腈类化合物的方法。此外,另外一个不得不提的经典反应就是Sandmeyer反应,芳胺在亚硝酸钠的作用下,生成重氮盐,再与氰化亚铜等反应。另外一个就是芳环含有强拉电子的卤代物与NaCN的SnAr取代反应。合成直接如下图所示。

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图片来源:有机合成路线自绘

今天小编浏览文献,无意中看到一篇2013年的文章,掐指算算,距离现在已经11年了,这篇文章发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上,作者是来自北京大学的Jianbo Wang团队,通过醋酸钯催化,直接将甲基转化为氰基,小编觉得很实用(10.1002/anie.201305731),在此和大家一起学习。大家想一想,如果多步合成一个含甲基的化合物,碰巧又想做一个类似物,把甲基转化为氰基,那么本文报道的方法顿时就香了,可以进行化合物的后期修饰,这个也是非常火的一个概念。

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图片来源:有机合成路线自绘

跳过筛选,直接上最佳反应条件:Pd(OAc)2 (5 mol%), NHPI (30 mol%), TBN (3 equiv), MeCN, 70 oC, N2, 24 h。在这里小编想多唠叨几句,聊一聊,NHPI这个试剂,这个试剂与羧酸反应生成的NHPI活性酯,在光化学和电化学中有着非常广泛的应用,涉及到单电子反应机理,这个与其结构的特殊性有很大关系。

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图片来源:有机合成路线自绘

我们来看一看底物的普适性,我们节选了部分例子,从下图可以看出,不管苯环上连有供电子基团,还是拉电子基团,反应都能很好地进行,产率最高可以达到92%。对于杂环类底物,比如吲哚,或者吡啶,或者喹啉,反应也能进行,以中等到优秀的产率得到产物。反应机理大家有兴趣可以看看原文,是自由基反应机理。氮源来自TBN。

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图片来源:有机合成路线自绘&Angew

综上所述,醋酸钯催化甲基转化为氰基的反应条件还是很温和的,底物普适性也不错,大家可以积极尝试。

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