钯催化2-(2-苯丙基)吡啶衍生物γ-C(sp3)-H双芳基化:三芳基取代无环烯烃的一锅法合成新策略

【字体: 时间:2025年08月27日 来源:Asian Journal of Organic Chemistry 2.7

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  本研究针对传统方法合成三芳基取代无环烯烃步骤繁琐的难题,开发了钯催化2-(2-苯丙基)吡啶衍生物γ位C(sp3)-H键与卤代芳基硼酸酯的双芳基化反应。通过分子内β-氢消除机制高效构建C=C键,实现克级规模高产率制备,为复杂烯烃衍生物的一锅法合成提供了新思路。

  

在有机合成领域,三芳基取代的无环烯烃是药物分子和功能材料的重要结构单元,但其传统合成通常需要多步预官能化反应,存在效率低、原子经济性差等问题。特别是如何直接活化惰性的sp3杂化碳氢键实现选择性芳基化,一直是合成化学家面临的重大挑战。

Jin‐Ping Li团队在《Asian Journal of Organic Chemistry》发表的这项研究,创新性地利用2-(2-苯丙基)吡啶作为导向基团,通过钯催化剂实现了γ位C(sp3)-H键的直接双芳基化。该反应以卤代芳基硼酸酯为偶联试剂,在温和条件下高效构建三芳基烯烃骨架,其关键突破在于利用吡啶氮原子的配位作用引导钯催化剂精准定位,并通过分子内β-氢消除(β-hydride elimination)形成碳碳双键。

研究采用的主要技术包括:1)钯催化C-H活化反应体系优化;2)氘代实验追踪氢转移过程;3)克级放大实验验证实用性;4)高分辨质谱捕获可能的Pd(II)/Pd(IV)催化中间体。所有原料均来自商业供应商或标准方法合成。

【反应条件优化】

通过系统筛选钯催化剂、氧化剂和溶剂体系,确定最优条件为Pd(OAc)2/Ag2CO3/DCE组合,反应温度80℃时获得82%收率。控制实验证明吡啶导向基对区域选择性起决定性作用。

【底物普适性研究】

测试24种不同电性芳基硼酸酯,含吸电子基(-NO2, -CF3)的底物活性更高。值得注意的是,杂环硼酸酯如2-吡啶基也能顺利参与反应,拓展了产物多样性。

【机理验证】

氘标记实验显示γ位氢原子完全转移至β位,证实β-氢消除是成键关键步骤。ESR检测到自由基信号,支持反应可能经历单电子转移过程。

结论部分指出,该工作首次实现吡啶导向的远程sp3碳氢键双芳基化/烯烃化串联反应,其重要意义在于:1)突破传统需预活化官能团的限制;2)反应具有完全的γ位点选择性;3)为构建四取代烯烃提供新思路。作者特别强调,该策略可应用于天然产物片段合成,如姜黄素类似物的高效构建。讨论部分提出Pd(II)经氧化生成Pd(IV)中间体的催化循环假说,为后续开发不对称版本奠定基础。

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