Tos腙的金属催化偶联反应及无金属催化的插入反应

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Pd 催化的Tos腙的偶联反应

自2007 年 Barluenga等首次报道Pd 催化下Tos腙与芳基卤化物的交叉偶联反应以来,该方法已成为制备二取代或三取代烯烃的重要方法。使用SPhos为配体时,芳基溴代物、芳基氯代物或者芳基类卤化合物(Ar-OTf,Ar-ONf)均能顺利发生反应,芳环上含有吸电子或供电子基对反应影响不大。

Tos腙在碱的作用下经过Bamford-Stevens反应分解生成重氮化合物I,芳基卤化物与II 氧化加成得到有机金属中间体III,再与重氮化合物I反应生成Pd卡宾IV。Pd卡宾IV 经过芳基基团对卡宾的转移插入形成烷基钯中间体V,最后经过 β-H 消除得到烯烃产物并释放出Pd(0)催化剂,形成催化循环(Angew. Chem. Int. Ed., 200746, 5587 - 5590)。

使用PdCl₂(MeCN)₂-DPPP-Cs₂CO₃体系可以顺利得到四取代烯烃,而且收率较高。该体系同样适用于没有位阻效应的Tos腙制备二芳基烯烃化合物(Org. Lett201012, 4042 - 4045)。

应用实例:
Cu 催化的对甲苯磺酰腙的偶联反应

Tos腙分解生成重氮化合物与铜试剂形成金属卡宾与亲核试剂进行插入反应,再还原消除可得到产物并再生催化剂。或者铜卡宾与带有负电荷的亲核试剂加成后脱除铜试剂,得到的负电荷物种经后处理得到产物。铜试剂脱除过程中没有β-H消除得到的是烷烃产物,与钯催化的产物不同。

无金属催化的Tos腙的反应

2009年Jose Barluenga等人报道了无金属催化的Tos腙与硼酸的还原偶联反应(Nature Chemistry2009, 494 – 499),该反应条件温和,醛、酮、酯和腈在反应条件下都不发生改变。是否分离出对甲苯磺酰腙不影响反应的发生,因此可由羰基化合物通过“一锅法”实现反应。反应过程可视为卡宾对硼酸化合物进行碳硼键插入后,再脱除硼酸得到烷烃(与芳基硼酸的偶联反应详情可见公众号文章醛酮经由Ts腙与硼酸的无金属催化碳碳偶联反应;与烷基硼酸的偶联反应详情可见Ts腙与烷基硼酸的C(sp³)-C(sp³)偶联反应)。

在此之后,又陆续发展出与醇(酚)、硫酚、羧酸、HF、叠氮、双联频哪醇硼酯的插入反应,Tos腙在合成中的应用更加广泛。

2014年Daniel M. Allwood等人更是开发出与芳香醛的插入反应条件,从醛酮出发可以一锅煮得到相应的芳基烷基酮(Org.Lett. 201416, 3064 - 3067. 详情可见公众号文章由芳香醛和Ts腙制备芳基烷基酮)。

参考文献:
Barluenga, J.; Moriel, P.; Valdés C.; Aznar,F. N-Tosylhydrazones as Reagents for Cross-Coupling Reactions: A Route to Polysubstituted OlefinsAngew. Chem., Int. Ed. 200746, 5587 - 5590.
Etienne Brachet, Abdallah Hamze, Jean-François Peyrat, Jean-Daniel Brion, Mouad Alami. Pd-catalyzed Reaction of Sterically Hindered Hydrazones With Aryl Halides: Synthesis of Tetra-Substituted Olefins Related to Iso-Combretastatin A4Org. Lett.201012, 4042 – 4045.
Xu, Kai Shen, Chong Shan, Shang*. Progress of Cross-Coupling Reaction with N-TosylhydrazonesChin.J. Org. Chem201535, 294 - 308.


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