Angew. Chem. :锰催化硫代酰胺的脱硫氢化反应

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硫代酰胺,作为酰胺的等电子体,是天然产物中重要的结构单元,表现出与酰胺显著不同的化学和生物学性质。因此,硫代酰胺的合成和转化已经引起有机合成和生物学研究的广泛兴趣。其中,硫代酰胺的还原一般是通过使用过量的LiAlH4、NaBH4、Raney镍等试剂来实现,这些方法存在明显的局限性,如断裂C=S和C-N键的选择性差,官能团兼容性差等。发展过渡金属催化硫代酰胺与H2的氢化反应有潜力解决上述问题,但面临诸多挑战,主要包括:(1)反应中含硫分子对过渡金属催化剂的毒化;(2)硫代酰胺的C=S和C-N键断裂的位置选择性;(3)常见官能团如酮、醛、腈、酯、砜、硝基等竞争加氢的化学选择性。迄今为止,只有Milstein课题组报道了钌催化硫代酰胺的氢化,但该催化体系对硫代酰胺的C=S和C-N键断裂的位置选择性依赖于底物。



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自2016年Beller等人首次报道了pincer-锰配合物催化醛、酮和腈的氢化反应以来,一系列羰基衍生物,包括酯、酰胺、二氧化碳、碳酸盐、氨基甲酸酯、尿素、亚胺和氮杂环化合物的锰催化氢化反应相继被报道。在前期研究的基础上,中国科学院化学研究所王从洋课题组首次报道了锰催化硫代酰胺的氢化脱硫反应。该催化体系无需pincer配体或双齿配体,使用商品化的MnBr(CO)5, NEt3和CuBr的组合,专一性地切断C=S键,实现了硫代酰胺的选择性氢化脱硫反应。

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在最优反应条件下,作者对硫代酰胺的底物适用范围进行了考察。结果表明,不同取代的三级硫代酰胺和烷基取代的二级硫代酰胺均可顺利地发生氢化脱硫反应生成相应的胺类产物,而芳基取代的二级硫代酰胺则脱硫生成亚胺;一级硫代酰胺可在CuBr和Et3N作用下生成腈,而后经羰基锰催化的氢化反应,生成二烷基或三烷基胺。作者重点考察了该催化体系对其他易被还原的官能团的兼容性,结果表明,腈、酮、醛、酯、烯烃、炔、砜、硝基和杂环等一系列易还原的官能团均可得到保留,突显了该锰催化体系独特的化学选择性和不同于以往锰催化氢化的新型机理。

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机理上,作者认为,MnBr(CO)5和NEt3协同作用异裂H2生成Mn-H物种,同时,硫代酰胺1a通过CuBr活化生成亚胺阳离子Int-I。之后,Mn-H经由过渡态TS-I还原亚胺阳离子Int-I,生成中间体Int-II。CuBr进一步活化中间体Int-II,生成了亚胺阳离子Int-III和Cu2S,从而实现了硫代酰胺的脱硫。最后Mn-H还原亚胺阳离子Int-III得到目标产物2a。

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文信息

Manganese-Catalyzed Hydrogenative Desulfurization of Thioamides

Zelong Wang, Silin Chen, Prof. Dr. Chao Chen, Dr. Yunhui Yang, Prof. Dr Congyang Wang


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202215963




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