EurJOC:在温和条件下锰催化的N-杂芳烃转移氢化反应

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杂芳烃因其独特的生物活性和低毒性而广泛应用于生物活性分子和药物领域。其中含有1,2,3,4-四氢喹啉(THQ)结构的化合物,如奥沙尼喹和氟甲喹,因其具有较高的生物活性而普遍存在于药物和农药中。喹啉衍生物的氢化是制备四氢喹啉最直接和原子效率最高的还原方法。然而,较高的反应温度和氢气压力限制了其发展,这种反应只能在高压反应釜中进行。相比之下,转移加氢可以在相对温和的条件下进行,并且反应物易于处理。因此,在温和条件下高效合成1,2,3,4-THQ具有重要的现实意义。


在已报道的氢源中,氨硼烷因其较高的储氢密度(19.6 wt%)和相对稳定的性能而备受关注。目前使用Ni、Zr、Pd配合物和有机硼烷作为催化剂,都已经实现了1,2,3,4-THQ衍生物的制备。锰作为地壳中含量第三丰富的过渡金属,具有低成本、低毒性和整体可持续性的特点。同时,研究人员受钳形催化剂的启发,因此提出了PNP锰钳式配合物催化,以氨硼烷作为氢供体,通过应用,实现了N-杂芳烃的转移加氢,催化效果优良。



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研究人员经过一系列考察,以Mn-1作为6-氟喹啉(1j)与氨硼烷转移加氢的催化剂。选择KOtBu为碱,用THF代替甲苯,在不同温度下进行反应。核磁共振氢谱监测显示,在50℃下得到的1,2,3,4-THQ收率较高。对照实验表明,锰配合物和KOtBu负责催化,并且在没有Mn-1或KOtBu的情况下没有观察到反应。接下来,以优化的反应条件考察了转移加氢反应的范围。喹啉进行了有效的还原,产生1,2,3,4- THQ。具有给电子基和吸电子基的取代喹啉都成功地氢化了,得到了相应的四氢产物,收率很高。

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为了研究催化机理,以氘代氨硼烷为氢源进行了同位素标记实验。在催化反应过程中,通过1H NMR对1,2-二氢喹啉产物进行了监测。在Mn-1存在下,1j与D3N∙BH3反应时,观察到氘在N原子处并入目标1,2-二氢产物中。H3N∙BD3将1j还原2倍,得到双氘化THQ d2 -2j,其中C1和C3原子都被标记。由1j与D3N∙BH3反应得到具有D标记N和C2的d2 -2j′。因此,N和C2位置的氢原子来自氨硼烷中的NH3部分,C1和C3位置的氢原子来自氨硼烷中的BH3部分。这样也就确认了1,2-二氢喹啉是N-杂环转移加氢反应的中间体。这些结果表明,通过应用PNP锰螯合物,在温和反应条件下以氨硼烷为氢源可以很好地进行锰催化氢化喹啉类衍生物,这也为N-杂芳烃的均相转移氢化反应提供了新思路新方法。

文信息

Manganese-Catalysed Transfer Hydrogenation of Quinolines under Mild Conditions

Prof. Xiaoxiao Chu, Guoren Zhou, Prof. Maofu Pang, Prof. Hongwu Zhang


European Journal of Organic Chemistry 

DOI: 10.1002/ejoc.202300597




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