Org. Lett.利用廉价Cu催化剂实现芳香羧酸甲酯的还原脱酸反应
导读
酯基的还原断裂具有重要的合成价值。最近,法国巴黎笛卡尔大学的Patricia Busca教授利用廉价易得的Cu催化剂,实现了芳香羧酸甲酯的还原脱酸反应,文章DOI: 10.1021/acs.orglett.8b00930
酯基广泛存在于各种分子结构中。因此,酯基的还原断裂是非常重要的转化。近年来,过渡金属催化的脱羧反应引起了人们的广泛关注。尽管早在20世纪30年代便发现了当量的脱酸反应,然而直到过去的数十年才实现了催化的脱羧反应。Gooßen, Cahiez, Cai等人分别采用1,10-邻菲罗啉、四甲基乙二胺、三乙胺作配体,实现了过渡金属催化的脱羧反应。
近期,Rueping等人报道了第一例Ni催化的芳基羧酸苯酯的还原脱酸反应。相对于苯酯,甲酯作为底物参与反应则原子经济性更高。因此,作者考虑尝试采用甲酯作为底物,实现了对应的还原脱酸反应。在作者开展工作的同时,Rueping等人也报道了Ni催化的芳基羧酸甲酯的还原脱酸反应,用于有机Sn试剂的构建。在此,Patricia Busca教授报道了第一例Cu催化的芳香羧酸甲酯的还原断裂反应(图1)。
图 1:金属催化的脱酸质子化
对于条件优化,作者选用邻硝基苯甲酸甲酯 (o-1a) 和邻甲氧基苯甲酸甲酯 (o-1b) 分别作为活化的和非活化的底物。在对Cu催化剂、配体、溶剂和加热条件进行考察后,作者发现使用0.1当量Cu(OAc)2、1当量 1,10-邻菲罗啉、混合溶剂NMP/quinoline(3:1),在170 W、160 °C微波反应1 h 为最优条件。
有了最佳条件后,作者测试了底物的试用范围。首先,作者测试了不同芳环的芳香羧酸甲酯的反应情况(图 2)。从图中可以看出,体系具有非常好的官能团兼容性, 如硝基(1a), 甲氧基 (1b), 甲基(1c), 羟基 (1d), 氨基 (1e), 二甲氨基(1f), 氰基(1g), 甲酰基(1h), 氯 (1i)和氟(1j)都能得以兼容。对于部分在标准条件下反应不理想的底物,可以通过将Cu(OAc)2当量从0.1当量提升至0.4当量,从而保证底物的反应性。值得一提的是,反应可以放大到150 mmol的规模(entry 32),显示了该方法学的实用性。
图 2:芳香羧酸甲酯的底物范围
此外,作者测试了其它芳环体系包括杂环的反应情况。杂环如呋喃、噻吩、吡啶的羧酸甲酯也能较好的参与反应。除甲酯外,乙酯、叔丁酯、苯酯甚至普通苯甲酸也能参与反应,显示了该反应具有广谱的底物适用范围(图 3)。
图 3:其它芳环(杂环)体系的还原断裂
基于实验研究的结果和过去的报道,作者提出如下可能的机理:Cu(OAc)2经喹啉还原生成活性的Cu(I)物种I,后者在溶剂或者-OAc的作用下脱酯甲基,生成中间体II。中间体II经过渡态III发生脱酸生成中间体IV。最后,喹啉提供H源,生成还原产物芳烃(图 4)。
图 4:可能的机理
综上所述,Patricia Busca教授利用廉价易得的Cu催化剂,实现了芳香羧酸甲酯的还原脱酸反应。反应产率高,官能团兼容性好,并且反应可以放大到150 mmol的规模。这些均显示了该反应具有一定的应用前景。
文章链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.orglett.8b00930
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