Angew. Chem. :通过烷氧基膦的自由基重排实现非活化烯烃区域选择性氟烷基膦酰化

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自由基重排反应在提升有机分子复杂度和合成效率方面具有显著优势,近年来得到了越来越多的关注。将自由基重排反应和烯烃双官能团化相结合,可以在烯烃特定区域引入其他方式难以引入的官能团。这一策略已经广泛用于将分子远端具有π键或具有空轨道的官能团迁移到末端烯烃的内侧碳上,从而实现烯烃的区域选择性官能团化。然而,带有孤电子对的官能团如烷氧基膦的自由基重排很少报道,也从未被应用于烯烃的双官能团化反应中。


近日,兰州大学韩丙课题组报道了一种新颖的自由基介导的烷氧基膦远程重排策略,以高烯丙醇、有机膦氯化物和氟烷基碘化物作为易得底物,采用可见光照射下的一锅两步反应,通过在末端烯烃的内侧碳原子上迁移一个膦酰基团,实现了高烯丙醇的自由基脱羟基三官能团化,合成了一系列氟烷基膦酰化的烷基碘化物或醇。由于在烯烃双官能团化过程中将膦酰基引入末端烯烃内侧碳上极具挑战性,成功的几个实例都需要用到结构特殊的高活性三价膦试剂,然后再将三价膦氧化为五价膦酰,且仅限于烯烃的烷基膦酰化和双膦酰化。因此,该重排策略既为实现这一目标提供了新的解决方案,也为具有生物医药和材料应用的氟烷基膦酰化合物的合成提供了便捷方法。



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作者首先在最优条件下探讨了有机氯代膦的适用性,二芳基、二烷基和二烷氧基氯代膦均适用于该重排反应。其次,对各种不同结构的氟烷基碘化物的考察发现,无论短链、长链、支链以及杂原子和官能团嵌合的多氟碘代烷烃都能在反应中生成预期产物。此外,不同结构的一级、二级醇均以中等到良好的产率得到氟烷基膦酰烷基碘化物;三级醇同样能发生重排反应,生成氟烷基膦酰化烷基醇。4-戊烯-1-醇则通过六元正膦环状中间体也能发生同样的重排反应,生成相应产物。值得注意的是,该方案也适用于复杂天然产物和药物分子后修饰。


通过一系列控制实验、光量子产率测定、紫外可见吸收、电子顺磁共振以及密度泛函计算等机理研究,证实了该反应涉及自由基链式历程,其中烷氧基磷重排中膦的孤对电子发生了独特的自由基环化/β-断裂,从而促进了C-P键和P=O中π键的形成和C-O键的断裂,整个重排过程也呈现出热中性。


总之,该研究首次提出了一种新颖的烷氧膦远端自由基重排模式,并将其应用于未活化烯烃的区域选择性双官能团化,拓展了自由基重排反应的新边界。

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文信息

Regioselective Fluoroalkylphosphorylation of Unactivated Alkenes by Radical–Mediated Alkoxyphosphine Rearrangement

Dong-Tai Xie, Hong-Lei Chen, Dian Wei, Bang-Yi Wei, Zheng-Hu Li, Jian-Wu Zhang, Wei Yu, Bing Han*


Angewandte Chemie International Edition

DOI:10.1002/anie.202203398




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