【文献解读】ACS Catalysis：无需保护基，糠醛的直接芳基

5-羟甲基糠醛（HMF）是重要的生物基平台化合物，将HMF转化生物燃料、高分子、溶剂、药物中间体或者其他精细化学品是生物质转化的重要发展方向。对呋喃、苯并呋喃及其他衍生物进行了功能化一直是化学家们关注的焦点。其中，在呋喃环未功能化的C3和C4位置的进行取代对于制备具有热稳定、化学稳定、固定性和可塑性等方面的聚合物有重要的意义。呋喃的多功能化对于发展药物中间体有重要的作用，而通过C-H活化将呋喃环与芳香烃（苯、甲苯、对二甲苯等，BTX）进行连接，对于提高反应活性，增加糠醛衍生物的多样性有重要的意义。

近日，来自俄罗斯科学院有机化学研究所的Ananikov教授开发出了一种高度功能化的合成策略，将石油衍生的芳香族片断与羟甲基糠醛衍生的有效的支架结合起来。这种合成方法与以往通过引入导向基团或者保护基团的方法不同，这种合成策略不需要引入导向基团也不需要格外的保护基或者配体，可以直接对C3位置进行芳香取代。采用空气稳定的Pd催化体系，在二甲基乙酰胺溶剂（DMA）中对二酰基呋喃（DFF）的C3位置进行C-H活化。

图文解读

优化催化剂反应条件

这项工作的主要的策略是避免使用导向或保护基团、昂贵的试剂以及不可持续的溶剂，以可持续的方式执行反应。在这些实验中，首先完善的钯催化体系，以DFF为基底，通过优化反应条件，采用温和的有机碱或者无机碱进行C-H活化发生偶联。以醋酸钯Pd(OAc)₂作为前驱物,NaOAc为碱, Cu2O为助剂，DMA为溶剂的组合能够实现DFF在C3和C4位置芳香烃取代。而进一步的减少催化剂、助剂以及碱的量能够提高单取代的产率（表1. entry 23-24）。

在得到最优条件后，作者对芳香烃底物范围进行考察，发现不管苯环上带有吸电子基还是供电子基取代基时，反应都能很好的发生。但是在某些位置的吸电子基团能够降低反应活性。而临位取代基可以提高产率，可能是由于空间位阻的增加,破坏了与呋喃环之间的共轭效应，降低了负的介聚效应，从而产物的产率有所提高（scheme2）。

最后，课题组通过了系统的理论研究来深入了解催化系统的性质。在计算研究中考虑了C-H激活的各种可能性。特别地，提出了以PdII(OAc)2作为催化循环的PdII/PdIV活性催化剂，将此反应与将醋酸钯还原为Pd0配合物的反应进行比较，结果表明第二种方法更有利。因此，芳基化应该通过Pd0/ PdII循环进行。同时他们也考虑了协同金属脱质子化机制，然而，根据计算结果，heck型反应途径更有利。考虑到所考虑系统的复杂性，只得到初步的理论结论，而未来需要更多的研究来详细阐述反应机理。

原文链接：

 ACS Catal. 2020, 10, 11466−11480 

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02143?ref=pdf

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