【人物与科研】苏州大学赵应声教授课题组:钯催化3-丁烯酸衍生物的直接C-H芳基化反应研究

生物医药技术 化学化工技术
CBG资讯    2021-01-11    165

图片.png

  导语

  4-苯基-3-丁烯酸具有优良的生物活性,不仅具有抗炎作用,还是组蛋白脱乙酰基酶和肽基甘氨酸α-羟基化单加氧酶(PHM)的抑制剂。现有合成4-苯基-3-丁烯酸类化合物的方法需要使用预官能化的起始原料,限制了官能团取代的4-芳基-3-丁烯酸的制备范围。所以直接高效地构建4-苯基-3-丁烯酸类化合物具有重要意义。近日,苏州大学赵应声教授课题组在该研究领域取得了新进展(Organic Letters, DOI: 10.1021/acs.orglett.0c03773)。


  赵应声教授课题组简介

图片.png

  课题组成立以来一直致力于区域选择性碳氢键活化反应,碳氢键氟化学策略的研究;小分子(CO,CO2,NO,O2等)活化及天然产物和生物活性分子半合成的研究。目前已经在区域选择性的碳氢键活化反应,碳氢键氟化学等领域取得了诸多进展。课题组已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., ACS Catal., Chem. Sci.等国际重要期刊上共发表SCI论文60余篇。

  赵应声教授简介

图片.png

  2003年7月于西南大学获得学士学位;2008年7月于武汉大学获理学博士学位(导师雷爱文教授);2008年10月–2010年9月在日本名古屋大学从事博士后研究(Prof. Ryoji Noyori/Saito Sumumu课题组);2010年10月–2012年9月在美国宾州州立大学从事博士后研究( Prof. Chen gong 课题组), 2012年底加入苏州大学材料与化学化工学部开始独立科研工作,历任副教授(2012)、教授(2018),博士生导师(2018年);目前主持国家自然科学基金、江苏省基础研究计划(自然科学基金)。在国际著名化学期刊如Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Commun., Org. Lett.等发表学术论文50多篇,发表SCI检索论文被他引1600余次。曾获湖北省优秀博士论文(2008);湖北省科学技术奖一等奖(排名第三),苏州大学“东吴学者”(2016),江苏省杰出青年基金获得者(2018);Thieme Chemistry Journal Award(2018)。

  前沿科研成果

  钯催化3-丁烯酸衍生物的直接C-H芳基化反应

  4-苯基-3-丁烯酸以其优良的生物活性受到众多研究者的关注。现有合成4-苯基-3-丁烯酸类化合物的方法需要使用预官能化的起始原料,限制了官能团取代的4-芳基-3-丁烯酸的制备范围。所以,直接高效地构建4-苯基-3-丁烯酸类似物具有重要意义。对3-丁烯酸衍生物的官能团化修饰往往需要导向基辅助,例如氢氨化反应(Chem. Sci. 2018, 9, 6839),烷基化反应(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 16929?16935)。苏州大学赵应声课题组设想借助羧基的弱配位作用实现无需导向基辅助的直接C-H官能化反应,成功实现了钯催化3-丁烯酸衍生物的直接C-H芳基化反应(图1)。

图片.png

  作者首先以3-丁烯酸、苯磺酰肼为原料对反应条件进行了优化,反应在最优条件下以83%的收率得到单一的目标产物4-苯基-3-丁烯酸。为了考察该方法的底物适用范围,作者对不同官能团取代的苯磺酰肼进行了考察(图2),包括烷基、烷氧基、卤素、三氟甲基、氰基、羧基等官能团均能兼容,并以良好的收率得到目标产物。接着,作者也考察了各类烷基取代的3-丁烯酸,发现其具有良好的官能团兼容性(图3)。

图片.png

图片.png

  此外,作者还对此方法的应用价值进行了考察,克级规模反应以74%的收率得到目标产物。同时,作者将目标产物进行了后续转化,成功合成出了用于治疗先天性尿素循环障碍的药物Ravicti,证明此方法具有较高的实用价值(图4)。

图片.png

  最后,为了研究该反应的机理,作者设计了多类实验进行验证(图5)。根据文献报道和实验结果,作者推测反应机理如下(图6):首先,Pd(PPh3)2Cl2和ArSO2NHNH2生成中间体I,通过1的处理将其转化为II,同时释放N2和SO2。此后发生Heck反应,生成中间体III,III接着形成关键中间体IV。IV发生β-H消除以高区域选择性生成产物3。零价钯在氧气气氛下进一步与乙酸铜(II)反应生成钯(II)配合物,进行下一个循环。

图片.png

图片.png

  综上,作者开发了钯催化3-丁烯酸的直接芳基化反应,它可以提供重要的4-芳基-3-丁烯酸类化合物。同时,该项研究容易地以中等至良好的产率制备了多种官能团取代的4-苯基-3-丁酸,这将有助于新型生物活性化合物的发现。初步的机理研究表明,该反应遵循羧酸辅助的氧化型Heck反应机制。

  研究工作实验部分由硕士生杨闪和硕士生刘玲玲共同完成。研究工作得到了中国自然科学基金(No. 21772139)。江苏省杰出青年自然科学基金(BK20180041),江苏省前瞻性研究计划(17KJA150006),PAPD项目和河南师范大学化学化工学院开放研究基金的资助。

  本文授权转载自微信公众号「CBG资讯」,未经许可谢绝二次转载,如需转载请联系C菌(微信号:chembeango101)

本文为专栏作者授权科易网发表,版权归原作者所有。文章系作者个人观点,不代表科易网立场,转载请联系原作者。如有任何疑问,请联系ky@1633.com。
热门观点