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破解半个世纪难题!避开使用当量三苯基膦-用现金

发布时间:2020-12-11 来源:有机合成路线 阅读:4698

醇的官能化反应长期以来都是构建新的c-x(x=c,n,o等)键的方法,如果是手性醇的话,这里面还涉及到反应后产物的构型问题。

最理想的醇的官能化反应是亲核试剂和醇的直接 sn2反应,然而不管是从动力学还是热力学角度来说都是不允许的。传统的mitsunobu方法往往需要化学当量的有害试剂,而且同时会产生化学当量的副产物,不管是从经济性角度,还是从环境保护角度来说,都不是一类很好的方法。

当然,化学家们也一直在想办法,研究如何实现醇与亲核试剂的催化版本的反应。在很多催化版本的反应中,催化机理往往涉及到碳正离子,得到的产物往往是消旋的。当然也有一些手续得到良好保持的例子,“借氢策略”的亲核取代反应。此外,环丙烯酮催化也是一类很好的方法(图1)。


图1:图片来源science


然而,目前的主要策略还是通过化学计量试剂的氧化还原来实现催化循环,这就需要化学当量的氧化还原剂来实现循环,从本质上来说,这无疑不是一类经济的方法。正是在这样一个背景下,2019年来自诺丁汉大学的ross m. denton团队报道了催化版本的mitsunobu反应。

该团队的设计策略是在酸性亲核试剂的存在下,膦氧化物通过环化脱水反应得到氧磷鎓离子中间态2,其在醇的进攻下得到传统的中间态3,然和再与亲核试剂进行反应,完成催化循环,得到构型反转的产物。

在这催化循环过程中,涉及到强大po双键的加成和脱水步骤,dean-stark设备脱水就显得尤为重要了。有机小分子催化剂1,很容易通过两步反应来制备,而且不需要柱层析,产物在空气下稳定,对湿度也不敏感,熔点为167度。


图2:图片来源science


作者接下来考察了各类底物的反应性。在使用作为亲核试剂的条件下,各类醇都能进行良好的化学反应,对于有些对膦试剂敏感的官能团,如溴,叠氮基团都能很好地包容。

脂肪族的手性醇和芳香族的手性醇在催化条件下,可构型反转,高手性保持得到手性产物。对于一些特殊底物,可得到构型保持的产物。使用作为底物,在催化量的对甲酸苯磺酸存在下就可实现酚的取代反应。此外,使用催化量的作为底物可实现脂肪醚的合成(图3)。


图3:图片来源science


作者接下来对反应机理进行了研究,通过同位素标记法,证明了催化循环过程中醇中的氧转移到了催化剂的磷上。此外对催化剂的结构和反应的过渡态都进行了研究,通俗易懂(图4)。


图4:图片来源science


催化剂制备




图5:图片来源science

参考文献

science365, 910–914 (2019)


关键词:三苯基膦 mitsunobu反应

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