铑(CAAC)催化苯并稠合N-杂环芳烃加氢制备全顺式结构的饱和结构单元

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征服三维化学的愿望启发作者研究了几种含氮杂环的芳烃氢化,解决了几个选择性问题(化学选择性、简单和表面非对映选择性),并进一步探索了铑催化氢化反应的局限性(图1)。

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作者对常见商用非均相加氢催化剂的做了筛选。Rh/C对所需的全顺式产物3a表现出略高的产率和选择性。铑络合物1,在未加入分子筛时未反应,加入后显著提高了转化的产率和选择性,表明分子筛可能需要作为铑颗粒的载体。铑络合物1也表现出最高的选择性。

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在优化的条件下,作者测试了催化剂对杂环的选择性(图2)。我们筛选了不同的非取代苯并稠杂环,并以97%的产率获得了琥珀酰亚胺5a作为单一非对映异构体,这表明在八氢异吲哚核的C3aC7a处选择性地建立了两个立体晶中心。通过与真实材料的光谱数据进行比较,证实了它们的顺式关系。游离胺和常见保护基团在1-茚衍生杂环中具有良好的耐受性。在所有情况下,氢化反应在化学选择性(产率)和非对映选择性(dr)方面显示出一致的结果。

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作者研究了芳烃核上的取代基与相应杂环结合的影响。C4C5位置带有取代基的邻苯二甲酰亚胺,以72−98%的收率得到产物,并且dr值都超过90:10。对于苯并咪唑,大多数产率也很高,但是选择性显著下降。作者还筛选了双环稠合六元环的适用性,其显示出更灵活的主链。在所有情况下,尽管存在给电子或吸电子基团,但反应性很高,并且在氢化过程中保留了芳烃环的反应活性。在这些条件下,包括氨基(吗啉)、氟、甲基、甲氧基、甲氧羰基(酯)、三氟甲基、叔丁基以及有价值的硼酸盐实体在内的一系列官能团都具有良好的耐受性。在产物中,两个环以顺式方式连接。大多数官能团产生了与烷基取代基相当甚至更好的高非对映选择性。

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易于获得的饱和杂环需要对连续反应进行进一步的研究。硼酸盐3v加氢过程中获得的高选择性使得能够在杂环碳骨架的6位引入其他功能实体。对于硼酸盐3v,芳基锂试剂(例如2-噻吩基锂)诱导取代,在不损害dr值的情况下提供的产物4Zweifel烯烃发生立体特异性dr值保持不变,并允许掺入噻吩,这是医药和农药中的一种常见基序(图4aNBS=N-溴代丁二酰亚胺)。

并且,作者的方法的可扩展性以杂环2b在合成有用的50.0 mmol尺度上的加氢为例,仅使用1 mol%1。该反应以非常好的产率和高选择性提供了多克量的饱和3b(图4b)。

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总之,铑催化的化学和非对映选择性芳烃加氢已扩展到一系列N-杂环。各杂环的芳烃核被选择性地减少,而在一次操作中形成两个或三个立体定向中心,结果可预测。官能团耐受性广泛,所生成产物的效用通过连续反应进一步增加,例如立体特异衍生,其涉及并入其他化学有用实体。此方法展现了在生物相关化合物的全合成中的应用潜力。

       DOI10.1002/adsc.202200582



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