五邑大学彭金宝课题组Org. Lett.：钼催化的烯基环丙烷与硝基芳烃的还原氢胺化合成高烯丙胺类化合物

导语

烯基环丙烷（VCPs）是一类具有高反应活性的有机合成反应原料。近年来，它们被广泛应用于过渡金属催化的环加成反应中，以获得多种环状化合物（图1a）。同时，过渡金属催化的VCPs开环是获得烯丙基化合物的一种重要方法（图1b）。另外，硝基化合物作为一类重要的氮源在有机合成中有着非常广泛的应用。五邑大学彭金宝课题组发展了一系列硝基化合物的官能化反应（Org. Chem. Front.  2022, 9, 6505; J. Org. Chem. 2023, 88, 5097; Chem. Asian J. 2021, 16, 3890; Adv. Synth. Catal. 2021, 363, 2061）。近日，该课题组实现了羰基钼促进的VCPs与硝基芳烃的还原氢胺化反应，以良好至优异的产率和优异的E/Z选择性制备了一系列具有合成价值的高烯丙胺类化合物。相关成果在线发表于Org. Lett.（图1c）（DOI: 10.1021/acs.orglett.3c00781）。

图1. 过渡金属催化的VCPs的反应（图片来源：Org. Lett.）

前沿科研成果

钼促进的烯基环丙烷与硝基芳烃的还原氢胺化反应合成高烯丙胺类化合物

作者首先以VCPs和硝基芳烃为原料对反应条件进行了优化，筛选了包括溶剂、温度、添加剂水的量和反应时间在内的反应条件。首先，在该反应中测试了一系列不同的溶剂，发现DME效果最好，产率为83%（表1，Entry 1）。当反应在1,4-dioxane、THF和MTBE等醚类溶剂中进行时，产率分别为60%、77%和55%（表1，Entry 2-4）。该反应在MeCN中也能以75%的产率生成3ab（表1，Entry 5）。然而，当使用甲苯作为溶剂时，只观察到微量的产物（表1，Entry 6）。然后，作者考察了反应温度对该反应的影响。当反应在80℃下进行时，只得到了微量的产物（表1，Entry 7）。在100℃下进行反应（表1，Entry 8）时，产率可提高到87%。但是过高的反应温度会导致副产物的产生，并使3ab的产率下降到59%（表1，Entry 9）。水的加入对该反应起到了至关重要的作用，在没有水的反应中没有观察到期望的产物3ab（表1，Entry 10）。然而，过量的水会导致副产品的形成，并降低产率（表1，Entry 11）。最后，随着反应时间的延长，获得了更高的收率（表1，Entry 12-14）。作者发现在DME中加入3 eq.的水100℃反应20 h可以95%的高产率获得3ab。

^aReaction conditions: 1a (0.5 mmol), 2b (1.5 mmol), Mo(CO)₆ (1.0 mmol), H₂O, solvent (0.5 mL), T ℃, time. ^bIsolated yields.表1：反应条件的优化（图片来源：Org. Lett.）

为了考察该合成方法的底物适用范围，在最优反应条件下，用一系列取代的硝基芳烃与VCPs（1a）反应。如图2所示，硝基苯2a与1a在标准条件下反应，生成3aa，产率为90%。具有供电子（3ab-3ai）和吸电子（3aj-3al）基团取代硝基苯在该反应中都具有良好的耐受性，并产生相应的产率良好的产物。多取代硝基苯也是合适的底物，并以良好到优良的产率提供了一系列相应的产品（3am-3av）。

图2. 硝基芳烃的底物范围（图片来源：Org. Lett.）

随后，作者又进一步考察了VCPs（2）的底物范围，以证明该反应的普适性（图3）。在苯环上不同位置具有供电子取代基和吸电子取代基的VCPs衍生物的反应都能得到了相应的高烯丙胺产物（3ag-3ig）。需要指出的是，含卤化物如氯和溴取代物的底物也与该反应相容，并产生相应的产率良好的产物（3gg-3ig）。而且对于脂肪族VCPs衍生物通过作者设计的该反应也能以较高的产率获得相应的产物（3jg-3kg）。

图3. VCPs的底物范围（图片来源：Org. Lett.）

基于控制实验结果以及相关文献的查阅，作者提出了一种可能的反应机理（图4）。首先。钼催化剂与VCPs进行配位形成金属配合物A。同时硝基芳烃在六羰基钼和水的作用下进行胺化反应生成苯胺。然后钼催化剂激活三元环促进其开环，并和苯胺发生偶联形成中间体C。然后中间体C发生双键转移生成中间体D。中间体D释放出目标产物3，并再生Mo物种，用于下一个催化循环。

图4. 反应机理（图片来源：Org. Lett.）

总结：

作者利用羰基钼促进的烯基环丙烷（VCPs）与硝基芳烃的还原氢胺化反应，以良好至优异的产率和优异的E/Z选择性制备了一系列具有合成价值的高烯丙胺类化合物。

研究工作实验部分由五邑大学研究生卢金亮完成，研究工作得到了国家自然科学基金委、广东省教育厅和五邑大学的基金资助。

课题组简介

彭金宝教授课题组成立于2019年，主要从事过渡金属催化的官能团化反应、廉价金属催化的重排和偶联反应以及具有生物活性的药物分子及天然产物的合成的研究。课题组目前有研究生13名。

教授简介

彭金宝，博士，五邑大学生物科技与大健康学院教授；2014年博士毕业于兰州大学化学化工学院，师从中国科学院院士涂永强教授；2014年至2015年在加拿大女王大学化学系进行博士后研究工作；2016年至2019年在浙江理工大学理学院化学系进行教学研究工作；2019年4月进入五邑大学生物科技与大健康学院工作；2019年获聘广东省高等学校珠江学者岗位青年学者；主要从事过渡金属催化的官能团化反应、廉价金属催化的重排和偶联反应以及具有生物活性的药物分子及天然产物的合成的研究，以第一作者或通讯作者在Chem. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem、Chem. Sci.、ACS Catal.、Org. Lett.等期刊发表论文50余篇。

邀稿

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