Chemistry–A European Journal:可见光驱动的1,6-氮杂二烯的硅自由基加成环化反应合成全顺式多取代哌啶

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创新点

在温和可见光条件下实现了由有机染料eosin Y催化的硅自由基对1,6-氮杂二烯的加成与后续自由基串联环化反应,以较优秀的非对映选择性合成了3,4,5-全顺式(all-cis)取代的吡啶衍生物,其dr值可达20/1。

关键词

 

1,6-二烯,多取代哌啶,可见光,有机染料eosin Y,硅自由基


图1. 1,6-氮杂二烯经硅自由基加成环化形成全顺式取代哌啶的新方法(R取代基为烷基、环烷基或氧杂/氮杂环烷基;EWG基团为氰基或酯基)。

哌啶是一种六元含氮杂环,是众多天然生物碱、药物、香料和农药分子的重要结构单元。从非环状底物合成多取代哌啶是一种高度原子经济性的构环策略,但有效控制哌啶环上多个取代基团的相对立体化学则是合成化学中的挑战性课题。目前针对1,6-二烯自由基型成环反应主要集中在五元环产物的形成,而形成六元环产物的反应研究则相对较少。

南京大学姚祝军、王少仲、梁勇研究团队通过选择性调控1,6-二烯的烯键性质,连接链和自由基试剂,成功实现了一种由可见光驱动、有机染料曙红(eosin Y)催化的氮杂1,6-二烯的硅自由基加成及随后串联6-exo-trig环化形成多取代哌啶的新方法。该反应形成的哌啶产物的3,4,5-位取代基团(包括硅基、氰基(酯基)、(环)烷基)的相对立体化学为全顺式(all-cis)构型。同时,新方法具有条件温和、非对映选择性高(d.r值达20/1)、100%原子经济性等优点。密度泛函理论(DFT)计算解释了这个较为特殊的实验结果,硅自由基与缺电子烯烃加成反应的化学选择性、亲电性碳自由基与中性烯烃分子内6-exo-trig成环反应的立体选择性,以及中性烯烃的几何构型和EWG基团空间体积效应都对哌啶产物的非对映选择性产生了影响。其中,硅自由基加成后形成的中间体,当C4位是体积较小的EWG基团(氰基,甲酯基)处于直立键位置时,其六元环状椅式过渡态的能量相对最低,导致后续的分子内自由基环化形成了不同寻常的全顺式多取代吡啶。



图2. DFT过渡态能量计算

相关结果近期发表于Chemistry-An European Journal(DOI: 10.1002/chem.201903440),文章第一作者为南京大学博士研究生崔维琛。

 

原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/chem.201903440


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