JACS:光催化合成大位阻结构α-三烷基-α-叔胺
纳米技术 纳米 2021-09-23

含有α-三烷基-α-叔胺结构单元的有机分子具有重要的生物化学作用,但是这种结构的合成并不简单。这种三级胺结构能够实现广泛可调控的物理化学性质和生物学性质,因此存在于大量的医药活性分子和天然产物。在N原子相邻的碳原子上通过全官能团修饰能够显著调控分子的碱性和亲脂性(lipophilicity),而且三级碳-三级氮原子结构导致有机分子的拓扑结构产生显著改变。

合成这种α-三烷基-α-叔胺结构的有机分子具有较高难度,因为传统合成方法学中α-原子具有较高的立体位阻效应导致。新型有机合成方法学的发展得以解决这个问题,比如通过Ritter反应、金属催化氢胺基化反应得以合成该结构有机分子,通过N中心亲电基团与合适的C亲核试剂能够构建含有C-N键,硝基烯/类金属硝基烯与饱和烷烃C(sp3)-H反应能够生成C-N键结构有机分子。Curtius等分子重排反应被发现能够用于在复杂结构有机分子中构建α-三级碳-α-三级胺分子。

目前,相关文献中发展了一种重要光催化合成方法学,能够通过可见光氧化还原光催化方法以α-氨基自由基中间体构建α-三级碳-α-三级胺,目前相关发展的合成路线中能够兼容芳基结构醛亚胺,但是三级烷基结构醛亚胺无法很好的兼容,这是因为这种烷基醛亚胺分子的还原电极电势较低,难以生成α-氨基自由基。但是这种醛亚胺能够提供一种基于单电子还原原位形成醛亚胺离子构建α-三烷基-α-叔胺的可能。

有鉴于此,剑桥大学Matthew J. Gaunt等报道发展一种直接的合成方法,通过多个原料分子作为反应物,直接合成了广泛结构的α-三烷基-α-叔胺,该反应使用容易得到的酮、卞胺、烯烃三种原料出发进行合成通过可见光催化方法学,以Ir(III)作为光催化剂对全烷基结构的酮亚胺通过单电子还原过程生成α-氨基自由基中间体,随后α-氨基自由基与烯烃通过Giese加成构建α-三级烷基-α-三级胺

本文要点:

(1)

反应机理。反应机理研究结果显示,该反应过程整体表现为氧化还原中性,具体包括从有机胺、酮之间通过光催化缩合生成亚胺。该反应过程是可行的,因为存在中间体中含有卞胺结构组分,能够分别进行Giese加成、1,5-氢原子转移生成稳定性较高的α-氨基自由基,因此完成光催化循环反应闭环。

(2)

本文研究结果对该反应的底物兼容情况进行探索,对于该反应的独特光催化机理初步研究,这种光催化反应为构建α-三级烷基-α-三级胺提供了一种方便简单方法,该有机结构对于医药化学领域非常重要,对于学术和工业界都产生非常广泛的意义。

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参考文献

J. Henry Blackwell, Georgia R. Harris, Milo A. Smith, and Matthew J. Gaunt*, Modular Photocatalytic Synthesis of α-Trialkyl-α-Tertiary Amines, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c07402

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07402


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