JACS| 酰胺的亲电活化直接合成烯酰胺

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今天给大家分享的是最近在JACS上发表的文章,题为:Direct Synthesis of Enamides via Electrophilic Activation of Amides。在本文中,作者使用LiHMDS 三氟甲磺酸酐的组合,通过酰胺的亲电活化一步合成了烯酰胺该工作的通讯作者是来自维也纳大学有机化学研究所的Nuno Maulide教授。

烯胺化学在有机合成中占有重要地位,然而烯胺反应活性较高,极易水解,导致这些化合物的处理相对困难。长期以来,烯酰胺被认为是烯胺的替代物,由于酰胺键削弱了N孤对电子与烯烃的共轭,因此其反应活性比烯胺低,导致其在抗水解性和可调的反应性方面占据了一席之地。目前已经报道了几种制备烯酰胺的方法,Gevorgyan 报导了一种光诱导钯催化脱氢的方案,Morandi用钌同样实现了该催化,此外通过电化学氧化的方法也能实现反应。然而这些方法都需要对酰胺进行预官能化,且不能实现N-无环酰胺底物的脱氢,因此继续发展一种简单通用的新型脱氢方法十分必要。

根据文献报道,酰胺的亲电活化是实现脱氢反应的关键,作者对此进行了大量筛选。如图1所示,以乙醚为溶剂,LiHMDS和三氟甲磺酸酐(Tf2O)的组合是最优的条件,并以94%的产率得到了产物。

1. 酰胺的脱氢反应的条件优化


值得注意的是,KHMDSNaHMDS的表现要差得多,其他碱试剂完全无法得到产物。此外,当乙醚被四氢呋喃代替,或升高反应温度时,转化率会降低,这是因为非低温条件下Tf2O会引发醚溶剂迅速聚合。另外,LiHMDSTf2O的加料顺序也发挥着重要的作用。

接下来,作者探究了该反应的底物范围,首先是筛选酰胺的N取代基范围。结果显示,不同环大小的酰胺均能以良好的产率得到相应的烯酰胺,即使是之前从未报道过的N-无环酰胺底物也适用该方法。此外,作者对非对称酰胺也进行了分析,证明该方法倾向于对小位阻的氮取代基进行脱氢氧化实验。

然后作者探究了酰胺的不同碳端的衍生物,结果显示富电子芳烃、芳基卤化物都适用该方法,并且该过程可以耐受多种官能团,包括乙烯基、硫醇和腈基。此外,作者以良好的收率获得了二茂铁衍生的烯酰胺。

2. 烯酰胺的应用


为了展示烯酰胺的实用性,作者进行了烯酰胺的进一步功能化反应。如图2所示,烯酰胺可以很容易地参与Diels-Alder环加成反应(5a, 5b),甚至是与芳烃的[2+2]环加成反应(5c)。此外,烯酰胺在氧化氟化条件下很容易发生开环,从而获得脱羰的氟化无环胺(5e)。在酸性条件下,烯酰胺可以发生Nazarov环化,以良好的产率形成三并环内酰胺(5f)。最后,在铜的催化下,烯酰胺很容易实现β-芳基化。这些反应突出了烯酰胺的多功能性。

3. 脱氢反应的机理研究


最后作者进行了机理探究实验。如图3所示,同位素标记实验表明羰基18O在反应中得以保留,且碱没有直接提取氮的α氢。基于此,作者假设了一种机制,由Tf2O活化的亚胺活化Nα氢,随后脱除质子,三氟甲磺酸根离去,生成烯酰胺目标产物。这样的机理也解释了18O标记得以保留的特殊现象。

综上所述,作者通过LiHMDSTf2O对酰胺进行亲电活化,一步合成了N-环状和N-无环的烯酰胺,且不需要底物的预官能化。最后通过烯酰胺的不同官能化反应,作者证明了烯酰胺作为独特合成子的可行性,因此该方法有望为烯酰胺化学开辟更广阔的前景。


作者:LJH    审校:ZY

DOI: 10.1021/jacs.1c04363

Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c04363


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