Övergångsmetallfri vinylering av azaallylanjoner. Kredit:(c) Naturkemi (2017). DOI:10.1038/nchem.2760
(Phys.org)—Vissa funktionella grupper tenderar att dyka upp ofta i naturliga produkter och biologiskt relevanta molekyler. Bland dessa funktionella grupper finns allyliska aminer. De typiska protokollen för syntes av allyliska aminer involverar en kol-kol-kopplingsreaktion som kräver en övergångsmetallkatalysator. Dock, övergångsmetallkatalysatorer tenderar att vara dyra, särskilt om en reaktion görs i kommersiell skala. Vidare, företag är intresserade av gröna alternativ till övergångsmetallkatalys.
Forskare vid University of Pennsylvania har utvecklat en mekanism för att tillverka allyliska aminer utan användning av övergångsmetallkatalysatorer. Deras arbete är det första rapporterade fallet av övergångsmetallfri C(sp 3 )-C(sp 2 ) koppling av vinylbromidelektrofiler med azaallylanjoner och azaallylradikaler. Deras arbete visas i Naturkemi .
"Detta arbete öppnar flera nya vägar som kan påverka många typer av transformationer, " säger professor Marisa C. Kozlowski, en av huvudförfattarna till studien. "Bildandet av den radikala arten genom att en karbanjon donerar en elektron visar ett icke-metalliskt inträde till dessa viktiga reaktiva arter. Dessutom, denna kemi lägger till en distinkt mekanism i korskoppling som gör att vissa arkitekturer kan genereras mer effektivt."
Bygger på deras tidigare arbete för att tillverka allyliska aminer via en 1, 1-difenyl-3-arylallyl-2-azaallylanjon, Li et al. upptäckte att när de reagerade en ketimin med en vinylbromid för att bilda sin azaallylanjon, den efterföljande vinyleringsreaktionen skedde utan behov av en palladiumkatalysator. Sp 2 kol på vinylhalogeniden tillsatt till sp 3 kol på arylazaallylanjonen (se figur). Denna typ av kol-kol-kopplingsreaktion behöver vanligtvis en övergångsmetallkatalysator.
Genom att använda en bas som är steriskt hindrad, [MN(SiMe 3 ) 2 där M =Li, Na], reaktionen deprotonerar inte produkten och resulterar i E-vinyleringsprodukten med gott utbyte. Denna mekanism är regioselektiv, reagerar med iminkolet, och kemoselektiv för bildningen av den allyliska aminen över den konkurrerande reaktionen som bildar en terminal alkyn från vinylbromiden.
När Li et al. optimerade sina reaktionsförhållanden, de testade omfattningen av deras nya mekanism. I allmänhet, deras mekanism är framgångsrik med en rad funktionella grupper på N-bensylaminen och på vinylbromiden. Författarna rapporterar att de var tvungna att justera några av reaktionsbetingelserna beroende på de funktionella grupperna på N-bensylaminen, men, övergripande, reaktionen fungerade för elektronbortdragande grupper, såsom 4-halogenider och 3, 5-di-CF 3 . Dessutom, denna reaktion fungerade för elektrondonerande grupper, såsom 4-metyl och med heterocykliska föreningar, såsom pyridylketiminer och tiofenylketiminer.
Författarna tittade sedan på vinylbromidens mångsidighet. Deras reaktion tolererade ett brett utbud av vinylbromidprodukter inklusive flera arylvinylbromider och alifatiska vinylbromider. Viktigt, författarna detekterade inte isomerisering och cyklisering med någon av de testade vinylbromiderna.
Beräkningsstudier och experimentella studier genomfördes för att bättre förstå mekanismen i hopp om att testa andra typer av funktionella grupper i framtiden. Li et al. bestämde så småningom en mekanism som involverade en ovanlig radikal intermediär bildad från azaallylanjonelektronöverföring efter deprotonering av ketimin. Elektronparamagnetisk resonansstudier bekräftade att det finns en radikal art inblandad, men ytterligare studier behövs för att förstå arten av denna art och om radikalerna är direkt involverade i vinyleringsreaktionen.
Författarna tror att radikalen sannolikt är en azaallyl-radikal och att både azaallylanjonen och azaallyl-radikalen är mellanprodukter i en mekanism som är beroende av substratet på vinylbromiden. Dock, ytterligare studier skulle behöva utföras för att bekräfta detta.
Denna forskning öppnar dörren till produktion av naturliga produkter utan användning av en övergångsmetallkatalysator för en reaktion som vanligtvis kräver övergångsmetaller. Ytterligare forskning kommer att titta på mångsidigheten hos denna reaktion och dess efterföljande tillämpning.
© 2017 Phys.org
