EurJOC:三价膦辅助的异氰酸酯电化学合成

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异氰酸酯是一类重要的有机合成中间体,已被广泛应用于有机合成和药物开发领域,有多个经典反应涉及异氰酸酯中间体,例如Lossen重排、Hoffmann重排及Curtius重排等。但这类反应往往需要苛刻的高温和强碱性条件,且反应原料大多需要预官能团化,这些因素大大降低了反应的安全性和实用性。因此,发展一种条件温和、安全、高效的异氰酸酯合成方法具有重要的意义。


近日,南京工业大学王亚辉教授团队报道了三价膦辅助的、由异羟肟酸电化学生成异氰酸酯中间体的方法。该反应直接从简单易得的异羟肟酸出发,无需进行官能团活化即可在电化学条件下生成异氰酸酯,并使用氮基亲核试剂捕获易水解的异氰酸酯,一锅法合成了一系列脲类化合物。该方法具有反应条件温和、反应时间短、底物适用范围广泛等优点。


在最优的反应条件下,不同烷基和芳基异羟肟酸均能顺利地反应,多种天然产物和药物衍生物也能以较高的收率生成目标产物。最后,作者对不同氮基亲核试剂也进行了尝试,唑类、一级胺以及二级胺均可顺利地得到目标产物,并且成功进行了放大实验。

为了深入地研究反应机理,作者进行了循环伏安分析实验。实验结果表明异羟肟酸比三价膦试剂更容易在阳极氧化。此外,当二者在体系中同时存在时,由于三价膦的碱性作用,异羟肟酸会部分去质子化形成异羟肟酸阴离子,从而在更低的电位即可发生氧化。


据此,作者提出了如下机理:异羟肟酸在三价膦的作用下脱去质子生成的阴离子在阳极被氧化后与三价膦试剂作用生成烷基膦阳离子中间体,该中间体通过分解、重排生成异氰酸酯中间体,进而在溶液中被含氮亲核试剂捕获生成脲类化合物。

论文信息:

P(III)‐Assisted Electrochemical Access to Ureas via in situ Generation of Isocyanates from Hydroxamic Acids

Haiwen Meng, Kunhui Sun, Zhimin Xu, Dr. Lifang Tian, Prof. Dr. Yahui Wang


European Journal of Organic Chemistry

DOI: 10.1002/ejoc.202100113


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