Angew. Chem. :银、铑卡宾介导的唑类化合物分子骨架编辑

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含氟片段的引入能够显著改善有机分子物理和化学特性。近年来,通过引入三氟甲基(CF3)获得了一系列具有药用价值的氟烷基化化合物。其中,与五元杂环相比,构建含有CF3取代季碳中心的六元杂环的策略仍然有限,且通常需要特定底物,缺乏结构多样性。向简单杂芳烃骨架直接引入CF3是构建此类六元杂环的理想方法,但是由于杂芳烃的芳香稳定性以及CF3结构固有的空间拥挤和电子排斥,使得这类反应具有极大的挑战性。通过氟烷基卡宾作为“一碳”合成子对杂芳烃骨架的插入是构建该类杂环的理想骨架编辑策略。


东北师范大学毕锡和教授课题组长期致力于开发和使用低温可分解的N-邻三氟甲基苯磺酰腙。该结构磺酰腙与过渡金属催化相结合后,展现出优异的反应活性和选择性,解决了传统对甲基苯磺酰腙分解温度高、难以应用于温度敏感反应的问题,推动了磺酰腙卡宾化学的研究和应用(Acc. Chem. Res., 2022, 55, 1763–1781)。最近,该团队报道了一种通用且广泛适用的唑类化合物骨架编辑方法,即以氟烷基-N-邻三氟甲基苯磺酰腙作为氟烷基卡宾前体,通过卡宾插入策略模块化构建具有氟烷基取代季碳中心的六元杂环化合物。该方法操作简单、反应条件温和、官能团耐受性好以及产物结构多样。药物、农药以及生物活性分子的后期骨架编辑以及衍生化转化证明了该反应的实用性。



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通过反应条件优化,作者首先实现了在温和反应下氟烷基卡宾对吲唑的“一碳”插入反应。底物考察结果表明,吡唑、异恶唑以及异噻唑等1,2-二唑以及多样化的氟烷基-N-邻三氟甲基苯磺酰腙能很好兼容。复杂分子在该体系下的良好兼容性,证明了该方法在药物化学与合成化学中的应用潜力。

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随后,作者为了证明该反应的可拓展性,进行了一锅法转化、克级规模合成以及衍生化实验,获得多样化杂环结构化合物。

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作者通过对模型反应进行密度泛函理论计算表明,该反应机理经历银/铑卡宾生成、金属配位的叶立德形成、N–N键断裂以及C–N键形成四个步骤。作者在在Int3中观察到的η6-烯烃的强烈相互作用,并在Int4中保留,这有利于最终产物的形成,是反应成功的关键之一。

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在该工作中,毕锡和教授团队使用该课题组开发的氟烷基-N-邻三氟甲基苯磺酰腙作为卡宾前体,开发了一种通用的唑类化合物骨架编辑方法,在银或铑催化下实现了氟烷基卡宾对唑类化合物的选择性“一碳”插入。该方法所用卡宾前体稳定易得、操作安全,反应条件温和、官能团耐受性优异、产物结构多样化,并兼容市售药物、农药以及天然产物,为构建含有氟烷基取代季碳中心的杂环化合物提供了实用的新方法。

文信息

Dearomative Insertion of Fluoroalkyl Carbenes into Azoles Leading to Fluoroalkyl Heterocycles with a Quaternary Center

Linxuan Li, Yongquan Ning, Hongzhu Chen, Yongyue Ning, Dr. Paramasivam Sivaguru, Peiqiu Liao, Qingwen Zhu, Yong Ji, Graham de Ruiter, Prof. Xihe Bi


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202313807

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