【48812】经过芳烃的间位选择性C-H活化完成钌铁协同催化烯烃的芳基硅烷基化反响
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【48812】经过芳烃的间位选择性C-H活化完成钌铁协同催化烯烃的芳基硅烷基化反响

2024-06-21 10:49:47 新闻动态

  有机硅化合物在各类科学学科中发挥着无足轻重的效果。药物分子的硅类似物表现出优胜的药理效果。鉴于此,科学家正尽力寻求有用的办法来组成杂乱的有机硅骨架。烯烃的碳硅烷化跨过烯烃主链,一起进行硅烷化和烷基化/芳基化,以高度原子经济的办法将简略原材料转化成杂乱的有机硅衍生物(Scheme 1a)。现在烯烃的双官能团化取得了实质性开展,但完成不饱和烃的碳硅烷化仍然是一个很大的应战。化学家在前期完成了二茂钛催化的烯烃和二烯烃的碳硅烷化,或运用各种卤化物或三氟甲磺酸与硅烷基-M(M = B,Zn)试剂成功完成碳硅烷化(Scheme 1b)。但是硅烷基-M试剂固有的水分和空气敏感性使其组成和处理具有应战性。近期,印度世界大学Alakananda Hajra课题组经过芳烃的间位C-H活化,凭借Ru(II)/Fe(II)协同催化完成烯烃的三组分碳硅烷化(Scheme 1d)。这种简略、经济的办法消除了对芳基三氟甲磺酸酯或芳基卤化物的需求,并且不触及硅烷化前体的额定组成进程。此外,这种碳硅烷化计划有助于拓展化学空间并促进药物衍生物的组成润饰。

  接下来,作者研讨了烯烃底物的适宜运用的规模(Scheme 2)。苯乙烯可在最优反响条件下成功转化。此外,含有各种供电子替代基的苯乙烯及卤素(-F、-Cl和-Br)替代的苯乙烯均能以杰出的收率得到相应芳基硅烷化产品。从布洛芬、萘普生和吉非罗齐等药物中提取的乙烯基芳烃分子也能够顺畅地转化成所需的杂乱有机硅化合物。

  进一步的试验标明,几种杂芳烃与铁/钌的协同催化碳硅烷化计划也是可行的(Scheme 3)。在吡啶环上带有−Me和−OMe基团的杂环芳烃及嘧啶均是碳硅烷化反响的可行底物。

  值得注意的是,在克级反响中,作者以52%的收率得到了预期产品(4aba)。4aba衍生化试验成果进一步阐明晰碳硅烷化反响的实用性。氧化4aba可得到醇产品5ab,收率为46%(Scheme 4)。

  接下来,为了更深化地了解反响机理,作者进行了对照试验(Scheme 4)。反响进程中参加自由基铲除剂TEMPO,只要微量的产品生成。此外,BHT和BQ的参加阻挠了反响产品的生成。这些依据成果得出反响或许经过自由基途径进行。

  当运用预先组成的环状络合物C1替代[RuCl2(p-cymene)] 2 作为催化剂时,反响能够顺顺畅利地进行(Scheme 6)。当C2和C3作为催化剂时,反响相同得到了方针产品。此外,没有P(4-C 6 H 4 CF 3 ) 3 ,反响没有办法进行。短少MesCO 2 H会导致反响产率的下降。这些依据成果得出,磷配体在烯烃的碳硅烷化中起着关键效果。羧酸盐的参加加快了反响转化进程。

  因为该反响具有高度的间位选择性,芳烃的邻位C-H键或许会参加环金属化。接下来,作者经过同位素标记试验来验证这一猜想(Scheme 7)。当D 2 O存在于反响系统中时,芳烃的邻位发现了H/D交流。同位素标记的底物[D5]-1a得到的产品也显示出H/D交流。分子间动力学同位素效应试验阐明芳烃邻位的C(sp 2 )–H键开裂与动力学要素无关。

  为了更深一步了解烯烃碳硅烷化的机理,作者运用了色散校对密度泛函理论(DFT)进行核算(Figure 1)。理论核算标明,DTBP将Fe(II)氧化为Fe(III),Fe(III)络合物活化Si-H键构成Fe(II)络合物和TMS自由基。随后,TMS自由基加成到烯烃中。在Fe(II)/Fe(III)催化进程中,DTBP转化为 t BuOH,TMSH在烯烃16存鄙人转化为17。

  此外,作者发现,与反式同系物19比较,配体交流后构成的顺式二膦单核复合物18在能量上更适宜(Figure 2)。18的(杂)芳烃C-H活化是经过Ts4的 MesCO 2– 配体的辅佐产生的,自由能活化势垒为23.3 kcal/mol(Figure 3)。随后,作者研讨了自由基加成产品的芳构化进程。成果发现,Ts5的C(4)–H活化能比Ts5′的C(5)–H活化能低6.2 kcal/mol,阐明附近的C-H活化进程操控了反响的间位选择性。因而,作者猜测间位选择性产品在动力学上是有利的。OH-H搬运过渡态Ts7具有34.1 kcal/mol的自由能活化势垒,是整个催化循环中的决速进程。随后开释替代的芳烃以再生中间体22(Scheme 8,Figure 4)。

  综上所述,作者初次引入了Ru(II)/Fe(II)协同催化系统,经过间位选择性C-H活化完成了烯烃的三组分芳基硅烷化。该策略为结构较为杂乱的有机硅结构的高效组成供给了一个灵敏的渠道。此外,理论剖析展现了机理的杂乱性,并理解了未被全面探究的3d/4d过渡金属协同催化。

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