【有机】可见光诱导双金属铜接力催化酰基硅与芳杂环化合物的偶联反应- 大数跨境

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2024-11-16

导读：上海有机所王鹏-郑龙团队报道了一类通过可见光诱导双金属铜接力催化酰基硅与芳杂环化合物的偶联反应，实现了芳杂环苄醇化合物的高效合成。

近年来，通过过渡金属催化卡宾参与的C–H/C–X插入反应以及与不饱和烯烃、炔烃以及多烯烃等发生环化/串联环化反应等日趋受到重视和关注。其中，具有缺电子取代的以及电中性取代的金属卡宾中间体因其卡宾前体来源广泛（重氮以及醛酮衍生的腙）且前体稳定性好，可以通过过渡金属催化的方式实现反应已经被深入研究。对于富电子取代的金属卡宾中间体参与反应仍然是一个充满挑战性的工作。中国科学院上海有机化学研究所王鹏-郑龙团队利用酰基硅作为富电子硅氧基卡宾前体，通过过渡金属铜催化剂原位俘获产生金属卡宾中间体，利用双金属接力策略实现了芳杂环化合物的C–H键插入反应，高效合成一系列芳杂环苄醇类化合物。

作者以苯基取代的酰基硅（1）和苯并噁唑（2a）作为模板底物对反应进行尝试。发现使用市售廉价的4-4’-MeO₂-联吡啶（L14）为配体，CuCl₂为金属催化剂，叔丁醇锂为碱，在室温条件下通过可见光照射12小时，能够以50%的收率得到目标产物。随后，通过详细的反应条件优化，最终确定了最优反应条件，能够以85%的收率得到目标产物（3a）。

在确立最优反应条件后，作者进一步考察了其它类型的芳杂环底物。对于苯并噁唑芳环上含有各种类型的取代基，以及苯并咪唑和苯并噻唑底物都能取得良好的结果；该反应同样对于噁唑以及单取代和双取代的噁唑都能很好的兼容；对于其它类型的杂环如异噁唑、噁二唑、嘌呤、咖啡因以及不同类型的氮氧化合物等也能取得中等到良好的收率。

该反应对于不同类型的酰基硅底物也能表现出良好的底物兼容性。

随后作者通过一系列衍生化实验证实该反应的实用性。利用发展的方法学可以成功实现药物活性分子Histamine h4 receptor ligand和Carbinoxamine的合成。

为了深入理解反应的机理，作者开展了一系列机理实验研究。通过平行动力学实验表明苯并噁唑C–H键活化未参与反应的决速步骤，通过开关灯实验，表明反应未经历自由基反应途径。通过动力学实验，该反应对于酰基硅底物（1）和苯并噁唑（2a）是一级动力学，对于催化剂是二级动力学，结合原位核磁跟踪实验，表明反应可能经由形成铜卡宾中间体与苯并噁唑铜中间体通过转金属的方式，最终得到目标产物（3a）。

小结

中国科学院上海有机化学研究所王鹏-郑龙团队利用酰基硅作为富电子硅氧基卡宾前体，通过可见光诱导，过渡金属铜催化剂原位俘获产生富电子金属卡宾中间体，最终实现与一系列芳杂环化合物的偶联反应，利用该反应可以高效构建芳杂环取代的苄醇类骨架化合物。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Photoinduced Copper-Catalyzed Cross-Coupling of Acylsilanes with Heteroarenes via Bimetallic Relay

Zheng Long*, Li Ying-Chao, Wu Yi-Chen, Wang Peng*

Adv. Sci. 2024, 11, 2409457. DOI: 10.1002/advs.202409457

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