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Asian J. Org. Chem. : 过硫酸铵介导的C(sp3)-H/N-H的氧化偶联合成半胺醚类化合物的研究

半胺醚是一种重要的结构基序,广泛存在于生物活性天然产物和药物中。例如,天然产物5-fluorouridine是一种众所周知的抗癌药物,tetrahydrofuryl-9-adenine被用作腺苷酸环化酶抑制剂,生物活性药物剂didanosine是一种用于HIV感染的药物,所有这些药物在各自的结构中都含有半氨基醚骨架。此外,它们还广泛用作离子液体和N-杂环卡宾的前体。因此,开发简单有效的合成半氨基醚的方法是有吸引力和必要的。



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图1.氧化偶联合成半胺醚

最近,安徽科技学院吴际伟和李子荣团队在无金属条件下,利用过硫酸铵介导的C(sp3)-H/N-H的氧化偶联实现了半胺醚类化合物的高效合成(图1)。在该工作中,作者对底物的适用性进行了考察,4-溴-1H-吡唑、4-硝基-1H-吡唑、1H-吲唑、3,5-二苯基-1H-吡唑、四氢-2H-吡喃和N-甲基吡咯烷酮等反应底物都具有很好的兼容性能够以37%-96%的收率得到目标产物。值得一提的是,我们对该反应体系进行克级放大时,仍能以优异的产率获得偶联产物3a、3h和3p(图 2),这表明该反应具有在工业生产中应用的潜力。

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图2.克级实验

基于一系列的控制实验和相关文献报道,作者提出了可能的反应机理(图3)。首先,过硫酸胺在加热条件下分解生成SO4自由基阴离子。然后,SO4自由基阴离子从1a攫取一个电子和一个质子后生成氮自由基A。随后,氮自由基A和2a发生分子间氢转移,生成碳自由基B和1a。最后,氮自由基A和碳自由基B之间的交叉自由基偶联生成产物3a(图3,path a)。碳自由基B还可以进一步氧化为氧阳离子中间体C,再与1a反应得到产物3a(图3,path b)。

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图3.可能的反应机理

本研究发展了一种在无金属和无催化剂的条件下,利用过硫酸铵作为氧化剂构建C(sp3)-N键的简便方法。该反应具有良好的工业潜力,以中等到良好的收率得到相应的半胺醚类化合物。这种方法不仅不需要过渡金属催化剂,还可耐受多种唑和C(sp3)-H来源,为合成半胺醚类化合物的合成提供了简单途径。

文信息

Ammonium Persulfate Mediated Oxidative C(sp3)-H/N-H Cross-Coupling for Synthesis of Hemiaminal Ethers Under Mild Conditions

Dr. Jiwei Wu, Jianye Zhu, Lingxiang Yu, Xiaoxiao Yu, Wen Li, Lianyu Xie, Ji Wu, and Prof. Zirong Li


Asian Journal of Organic Chemistry 

DOI: 10.1002/ajoc.202200551




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