一氧化碳(CO)是一种重要的C1合成子,广泛应用于羰基化反应,但其高毒性和难以安全使用限制了其应用。CO释放分子(CORMs)可在温和条件下原位释放CO,但传统CORMs在释放CO后剩余部分常被浪费,导致原子经济性差。醛类化合物在光催化条件下可生成酰基自由基,进而释放CO,同时剩余的烷基自由基可用于构建C–C键。在此,帕维亚大学(University of Pavia)Maurizio Fagnoni课题组报告了利用脂肪族醛类作为CORMs的双室反应器。在光催化条件下,首先形成的酰基自由基(RCO-)容易失去CO。生成的烷基自由基被用于Michael受体的原位共轭加成反应(在第一反应室),释放出的CO被用于钯催化的氨基羰基化反应(在第二反应室),以确保100%的原子经济反应。本文研究亮点:
1. 双室反应器设计:本设计实现了100%的原子经济性,将原料的所有原子都转化为目标产物。同时避免了直接使用危险的高压CO气体,提供了一种安全、可控的CO释放和利用模式,大大降低了实验风险和操作门槛。
2. 广泛的底物普适性:成功应用于多种类型的醛(如叔丁醛、苯乙醛、含氧/氮杂原子醛)、Michael受体(酯、酮、腈、芳烃等)以及胺类(环状、链状、伯胺、甚至氨基酸衍生物),展示了强大的通用性。
3. 出色的官能团兼容性:反应对芳环上的给电子/吸电子基团以及其他卤素原子(如Br、Cl)均能兼容,为复杂分子的修饰提供了可能。
4. 应用潜力:该方法能有效引入增加分子复杂性和类药性(如Fsp³)的叔碳中心和脂环片段,并成功对多种天然产物衍生物(如胆固醇、维生素E)进行后期官能团化,在药物发现中具有重要潜力。
本研究成功开发了一种安全、高效、原子经济性高的双室反应策略,将醛类作为CORMs同时实现Giese反应和钯催化氨基羰基化反应,为CO的可持续利用和复杂分子的后期功能化提供了新思路。
图1. 研究背景和本文工作(图片来源:Org. Lett.)
图2. 反应设置(图片来源:Org. Lett.)
图3. 优化实验(图片来源:Org. Lett.)
图4. Giese加合物(化合物A)和酰胺(化合物B)的形成(图片来源:Org. Lett.)
图5. 提出的机制(图片来源:Org. Lett.)