西湖大学石航教授课题组：N-磺酰胺氮邻位碳碳键多样性官能团化

胺类化合物广泛分布于功能材料、药物、农药化学品以及天然产物分子之中，因此发展修饰胺类化合物邻位官能团化的新催化方法具有重要的意义。基于对胺邻位官能团化的兴趣以及前期相关工作的报道(J. Am. Chem. Soc, 2021, 143, 4154; Nat. Commun, 2021, 12, 5881.)，西湖大学石航课题组设想是否可以将β-碳消除策略应用到胺的多样性转化或者通过插入型反应中来增加胺分子的复杂性？相对于醇，过渡金属催化胺β-碳消除的研究报道极其有限，可能的原因如下：1）β-氢消除作为其竞争反应；2）消除片段(亚胺或亚胺离子)作为亲电试剂与有机金属物种发生加成逆反应。此外，过渡金属催化的β-碳消除主要依赖于钯、铑、钌等贵金属催化剂。

在本文中，石航课题组成功地实现了廉价3d金属钴催化的N-磺酰胺碳碳键烯丙基化、胺化和烯基化反应。重要地是，当偶联试剂为共轭二烯时，可实现区域选择性的分子间插入型反应，将切断的两个片段“移植”到双烯体之上，从而将简单的原料转变为复杂的磺酰胺（100%原子利用率）。

图1 过渡金属催化的β-碳消除策略

在反应设计中，作者利用底物取代基的螯合作用来促进β-碳消除的发生，并稳定生成的芳基钴中间体。通过反应条件筛选，以[Cp*Co(CH₃CN)₃](SbF₆)₂为催化剂、六氟异丙醇为溶剂，在90℃时能够获得最佳的催化效果。在最优的条件下，作者实现了一系列碳碳键转化反应，包括5例烯丙基化反应，7例胺化反应和18例烯基化反应。

由于上述反应中释放的亚胺片段未被进一步利用，导致原子经济性不理想（这也是大多数碳碳键活化面临的挑战之一）。作者进一步研究了分子间插入型反应(图2)，即将来自N-磺酰胺的两个片段与一个不饱和试剂进行偶联。条件筛选表明：共轭二烯作为偶联试剂、[Cp*Co(C₆H₆)](PF₆)₂作为催化剂和LiOAc作为添加剂，可以中等到良好收率获得一系列高烯丙基胺。值得一提地是，这是首次将β-碳消除策略应用到非环底物的分子间插入型反应。此外，导向基吡唑容易转化成具有合成意义的苯胺衍生物，进一步证实了该方法的实用性。

图2 钴催化插入型反应

详见：Lun Xu, Hang Shi. Cobalt-catalyzed divergent functionalization of N-sulfonyl amines via β-carbon elimination. Sci. China. Chem., 2022, doi:10.1007/s11426-022-1251-4.

扫描二维码免费阅读全文

【扩展阅读】