Angew. Chem. :可见光介导双自由基氢原子转移的硅基亚胺与烯烃[4+2]环化反应

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近日,重庆大学药学院熊阳课题组利用可见光介导的双自由基氢原子转移(DHAT)策略,实现了邻烷基芳基硅基亚胺、邻甲酰芳基硅基亚胺和烯烃的[4+2]环化反应。通过与马德里康普顿斯大学Fernández课题组合作,利用机理实验和DFT计算研究,作者认为硅基取代基能有效促进能量转移,形成关键的C,N-双自由基中间体,进行C-H键的氢原子转移反应和后续与烯烃[4+2]环化反应。

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Scheme 1. Our reaction and features

四氢-1-萘胺骨架存在于许多天然产物、生物活性分子和药物分子中。高效简洁合成四氢-1-萘胺骨架来实现化学空间的拓展具有重要意义。目前这些方法中,通过亚胺苄位C(sp3)-H转化的[4+2]环化策略是一种具有优异原子及步骤经济性的方法。相对热化学而言,亚胺的激发态为其碳氮双键的光化学转化带来了较大困难。尽管在aza Paternò-Büchi反应方面取得了较好进展,但目前激发态亚胺仅限于环状亚胺。此外,激发态亚胺的其他光化学转化研究,特别是非环状亚胺,仍处于起步阶段。在可见光介导亚胺的双自由基氢原子转移的[4+2]环化反应中有三个科学难题需要解决:降低的nπ*特性、E/Z异构化的能量耗散和双自由基中间体的反应活性。


基于此,作者利用双自由基氢原子转移策略成功实现了激发态的芳基硅基亚胺与烯烃的[4+2]环化反应。通过对不同亚胺的考察和大量的条件筛选最终获得最优条件。研究发现通过一锅法,该反应也能有效地进行。

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Scheme 2. Substrate scope studies.

在最优条件下,通过一锅法合成路线研究了各种取代亚胺与不同烯烃的/[4+2]环加成反应的底物适用范围,如图2所示。通过机理实验和DFT计算研究表明,氮原子上的硅基取代基对反应的成功至关重要,它能够有效进行能量转移,从而形成关键的C,N-双自由基;同时,前沿轨道能量匹配有利于后续的1,4-双自由基和烯烃[4+2]环化反应。

最后,作者选择了一些化学转换来显示发展方法学的应用潜力,如图3所示。

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Scheme 3. Applications

综上,重庆大学药学院熊阳课题组和马德里康普顿斯大学Fernández课题组合作发展了一种可见光介导激发态亚胺与烯烃的[4+2]环化反应。反应中三线态硅基亚胺的氮原子可以攫取一级、二级、三级C(sp3)-H键和C(sp2)-H键的氢原子形成新的1,4-双自由基。该1,4-双自由基可以被烯烃有效捕获发生[4+2]环化反应。硅基取代基的独特作用不仅为控制激发态亚胺的反应活性提供新方法,也为光促C-H键官能化反应带来新机遇。

文信息

Visible Light-Mediated [4+2] Annulation of Silylimines with Olefins to 1-Aminotetralins Enabled by Diradical Hydrogen Atom Transfer of C−H Bonds

Qian Liu, Yao Huang, Xiang Zhou, Prof. Dr. Israel Fernández, Prof. Dr. Yang Xiong


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202421464


weinxin
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