Angew. Chem. Int. Ed.:加拿大麦吉尔大学李朝军报道水合肼在二烯化合物的氢烷基化反应

纳米技术

2020-03-08

控制有机反应中的选择性在绿色化学、原子经济理念中十分重要。自然界酶催化体系能够实现高效催化反应，选择性高产率的合成各种目标有机分子。因此，人们发现催化剂的设计是关键问题，具有立体位阻作用、电子作用、区域选择性的催化剂对于有机反应特别重要，且能够对反应结果起到非常好的影响。目前开发了以下方案：a. 通过有机分子中导向官能团、保护基实现抑制立体位阻、电子作用对反应产物的控制。 b. 调节反应条件，比如溶剂、温度、各种添加剂。 c. 设计合适的催化体系。必须指出的是，对于实现能够完全抑制位阻作用、电子作用的影响的催化剂具有非常高的难度。过渡金属催化剂应用广泛，因为其具有多种多样的变化，和易于调节的特点。通过修改配体的组成和结构，实现了对催化剂功能的调节，部分实现了自然酶的选择性催化功能。加拿大麦吉尔大学的李朝军报道了通过调节钌催化剂的结构，实现氢烷基化反应从马氏规则到反马氏规则的转变。通过同位素标记方法验证了反应过程，作者认为金属-π电子-烯丙基中间体没有发生氢金属化过程。1，3-二烯烃在端基位点加氢反应过程中能够生成至少六种产物，反应产物的选择性1，2-加成或者1，4-加成过程通过马氏规则和反马氏规则进行调控。李朝军之前开发了镍催化的基于马氏规则的1，2-氢烷基化反应（ACS Catal. 2019, 9, 9199-9205）。在这个镍催化反应过程中，通过产生镍氢中间体，并与二烯化合物生成亲电的镍-π电子-烯丙基中间体。通过使用水合肼，改变了催化反应中间体，并实现了反应产物的调节。

文章要点：

（1）在这个钌催化体系中，钌催化剂通过和水合肼结合，并实现了内球重排作用（innersphere rearrangement），生成了六元环中间体，随后六元环中间体能够通过反马氏规则进行反应。对钌金属的配体进行调整，发现dmpe这种二磷（III）作为配体有最好的效果；对碱金属进行选择，发现^tBuOLi有最好的效果。在2倍量的^tBuOLi，10 % mol的二磷配体，THF溶剂中反应12小时，该反应有最好的催化反应活性，目标产物的收率达到85 %。

（2）该反应过程中首先将醛基（或酮）分子和水合肼发生脱水反应，随后在碱作用下对催化剂活化的二烯烃进行加成反应。该反应对端基烯烃官能团有选择性，对炔基烯同样有类似的反应机理和很好的收率。

参考文献

Leiyang Lv, Lin Yu, Zihang Qiu, Chao-Jun Li

Switch in Selectivity for Formal Hydroalkylation of 1,3-Dienes and Enynes with Simple Hydrazones

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.201915875

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201915875

作者介绍

李朝军教授，1983年毕业于郑州大学化学系，1988年中科院化学所研究生毕业，1992年在加拿大McGill大学获得博士学位，2003担任加拿大绿色化学首席科学家，曾获得美国总统绿色化学挑战奖，2006年“科学美国人”杂志将他列为全球绿色化学领域的5位著名科学家之一，2007年，加拿大化学会将其研究成果列为二十世纪20项最重要的科学发现之一；2010年获得了加拿大绿色化学与工程奖。2012年当选加拿大皇家科学院院士。

研究领域：绿色化学、通过C-H键活化、C-X键活化构建C-C键（成环反应、不对称反应、能源相关反应）、生物活性分子的合成。

主页：www.cjlimcgill.ca