Org. Lett.报道芳香羧酸酯的还原断裂
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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