【人物与科研】温州大学陈久喜课题组：钯催化邻氰基联芳基化合物与芳硼酸的串联反应合成二芳基并[c,e]吖庚因衍生物

导语

温州大学化学与材料工程学院陈久喜课题组长期致力于过渡金属催化有机硼试剂参与的反应研究。近日，课题组在该研究领域取得了新进展：发展了钯催化邻氰基二芳基化合物与芳基硼酸的跨环串联反应合成5-芳亚甲基-7-芳基-5H-二芳基并[c,e]吖庚因（DOI: 10.1021/acs.orglett.9b02351）。

陈久喜课题组简介

陈久喜课题组主要从事过渡金属催化有机硼试剂与腈的反应研究，致力于发展新颖的有机合成方法和合成策略来构建系列含氮杂环化合物。同时，课题组还开展了含氮杂环化合物和药物化学等方面的研究。欢迎热爱有机化学和药物化学研究的学生加入研究队伍。

陈久喜博士简介

陈久喜，温州大学瓯江特聘教授，硕士生导师，浙江省“万人计划”青年拔尖人才。2004年本科毕业于温州师范学院化学系（现温州大学化学与材料工程学院），2007获温州大学硕士学位，2014年获浙江工业大学博士学位，2007年9月至今就职于温州大学。至今已在Org. Lett., Chem. Commun., J. Org. Chem., Green Chem., Adv. Synth. Catal.等期刊上发表SCI论文80余篇，授权发明专利30余项，获浙江省科学技术奖三等奖（排名第一）和"十一五"浙江省自然科学基金优秀项目（排名第一）等。

前沿科研成果

钯催化邻氰基联芳基化合物与芳硼酸的串联反应合成二芳基并[c,e]吖庚因衍生物

二苯并[c,e]吖庚因及其衍生物是一类重要的含氮七元杂环化合物，然而二苯并[c,e]吖庚因骨架的构建一直是有机合成化学中的挑战性课题。目前，二苯并[c,e]吖庚因衍生物的合成方法鲜有报道。受课题组前期钯催化腈类化合物和芳基硼酸的串联反应（Org. Lett. 2017, 19, 218; Green Chem. 2017, 19, 1740; Org. Lett. 2018, 20, 3083; Adv. Synth. Catal. 2018, 360, 3260）工作的启发，作者利用易得的2'-乙酰基-[1,1'-联芳基]-2-腈与芳基硼酸的串联反应，实现了传统方法难以制备的5-芳亚甲基-7-芳基-5H-二芳基并[c,e]吖庚因衍生物的合成。

图1. 跨环串联反应合成5-芳亚甲基-7-芳基-5H-二芳基并[c,e]吖庚因

（来源：Org. Lett.）

作者对反应条件进行了一系列的筛选，最后确定以下反应条件：三氟乙酸钯为催化剂，2,2'-联吡啶为配体，甲磺酸为添加剂，N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，目标产物可达到最佳收率。然后作者在此最优条件下对反应底物进行了拓展，结果表明：各种取代的2'-乙酰基- [1,1'-联苯基]-2-腈和芳基硼酸都能以中等到良好的收率得到目标产物。

图2. 芳基硼酸底物拓展

（来源：Org. Lett.）

图3. 2'-乙酰基- [1,1'-联苯基]-2-腈底物拓展

（来源：Org. Lett.）

此外，作者通过X-ray晶体衍射进一步确证产物3j的结构，如下图所示。

图4. 产物3j的结构

（来源：Org. Lett.）

为了进一步研究该串联反应可能的机理，作者设计了以下控制实验，并开展了DFT理论计算（图5）。

图5. 控制实验和DFT理论计算

（来源：Org. Lett.）

基于以上实验和计算结果，作者提出了可能的反应机理：首先钯催化剂A与芳基硼酸通过转移金属化形成芳基钯物种B，然后2'-乙酰基-[1,1'-联芳基]-2-腈中的氰基与钯配位并发生碳钯化形成亚胺-钯中间体C；接着中间体C经历分子内环合得到钯化合物D；在MsOH存在下D发生质子化，生成醇中间体E，同时钯催化剂再生；醇中间体E经历脱水得到烯烃中间体F；最后，F与芳基硼酸再经历氧化Heck偶联反应得到目标产物5-芳亚甲基-7-芳基-5H-二芳基并[c,e]吖庚因衍生物。

图6. 可能的反应机理

（来源：Org. Lett.）

该研究成果发表于Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.9b02351）。文章的第一作者是温州大学2017级硕士生姚鑫容，课题组的邵银林为共同第一作者，研究得到了课题组其他研究生和老师的协助。理论计算部分由温州大学夏远志教授课题组完成，通讯作者为陈久喜教授。研究工作得到国家自然科学基金委（21572162）和浙江省自然科学基金（LY16B020012、LQ18B020006）的经费资助。

姚鑫容（左）和邵银林（右）

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