研究室工作進展 Jul 15th, 2011
金屬促進或催化的碳二亞胺化學新進展
Procedure-Controlled Selective Synthesis of 5-Acyl-2-iminothiazolines and Their Selenium and Tellurium Derivatives by Convergent Tandem Annulation
Yang Wang, Wen-Xiong Zhang,* Zitao Wang, and Zhenfeng Xi*
Angew. Chem. Int. Ed. 2011, online 20110714, DOI:10.1002/anie.201101948
Concise and Selective: The procedure-controlled selective synthesis of 5-acyl-2-iminothiazolines, 5-acyl-2-iminoselenazolines, 5-acyl-2-iminotellurazolines, has been achieved for the first time via an organolithium-promoted convergent tandem annulation involving readily available terminal alkynes, chalcogen elements (S, Se, and Te), carbodiimides, and acid chlorides. A novel 1,5-acyl migration is considered to be essential for the useful and interesting transformation.
背景介紹
碳二亞胺(R1-N=C=N-R2),作為一類具有累積C=N雙鍵的雜聯烯類化合物，在有機合成化學與金屬有機化學領域中發揮着非常重要的作用。所有報道的反應僅涉及碳二亞胺的兩個反應位點：中心碳和C=N雙鍵。自2007年以來我們一直開展金屬促進或催化的碳二亞胺合成方法學及反應機理研究。在胺對碳二亞胺的催化加成領域，我們利用簡單易得的烷基鋁試劑和Zn(OTf)2，分别實現了胺對碳二亞胺的催化加成高效合成多取代胍類化合物，并進一步通過活性的鋁胍中間體和Zn-N胺基配合物的分離鑒定，加深了對該反應機理的認識和理解 (Wen-Xiong Zhang,* Zhenfeng Xi,* et. al. Org. Biomol. Chem. 2010, 8, 1816; Organometallics 2009,28, 882.)。
2009年，我們采用直線式逐步合成策略(Tandem Sequential Synthesis)，将炔锂、單質硫、碳二亞胺、酰氯四組分偶聯成功合成了2,3-二氫嘧啶硫酮。在這個反應過程中，碳二亞胺分子的一個C=N雙鍵和一個Csp3-H鍵被切斷。該成果為活化碳二亞胺分子中化學鍵和有效地利用碳二亞胺提供了一種新思路和新方法(Wen-Xiong Zhang,* Zhenfeng Xi,* et. al. J. Am. Chem. Soc. 2009,131, 15108.)。
在研究2,3-二氫嘧啶硫酮形成機理過程中，我們發現，所有原料相同的情況下，合成策略的改變對反應的結果起至關重要的作用，在某些情況下，能完全改變反應的模式。最近，我們利用四個相同的原料：炔锂、單質硫、碳二亞胺和酰氯，采用彙聚式合成策略(Convergent Tandem Annulation)，可方便地合成5-酰基-2-亞氨基噻唑啉類衍生物(Yang Wang, Wen-Xiong Zhang,* Zitao Wang, Zhenfeng Xi,* Angew. Chem. Int. Ed. 2011, ASAP, anie.201101948)。盡管2-亞氨基噻唑啉化合物已有較多文獻報道，但5-位引入酰基的5-酰基-2-亞氨基噻唑啉類化合物僅有一例報道，此方法産率低，底物普适性窄。我們報道的彙聚式合成策略，可以利用簡單的原料酰氯在2-亞氨基噻唑啉骨架的5-位引入酰基，構築5-酰基-2-亞氨基噻唑啉化合物。我們利用該策略，從炔锂、單質硒或碲、碳二亞胺和酰氯進一步構築了5-酰基-2-亞氨基硒唑啉、5-酰基-2-亞氨基碲唑啉類化合物，此兩類化合物文獻還沒有報道，預計具有較高的生物活性。我們通過從反應體系中分離中間體的手段，成功獲得了碳二亞胺與酰氯加合物的結構，第一次确證了該加合物是以N-酰基-氯取代脒的形式存在。同時，一個新穎的1,5-酰基遷移對該反應起決定性的作用。