Overgangsmetalfri carbon-carbon-bindingsdannende reaktion:vinylering af azaallyl

(Phys.org) - Visse funktionelle grupper viser sig ofte i naturlige produkter og biologisk relevante molekyler. Blandt disse funktionelle grupper er allyliske aminer. De typiske protokoller til syntese af allyliske aminer involverer en carbon-carbon-koblingsreaktion, der kræver en overgangsmetalkatalysator. Imidlertid, overgangsmetalkatalysatorer har en tendens til at være dyre, især hvis en reaktion udføres i kommerciel skala. Desuden, virksomheder er interesserede i grønne alternativer til overgangsmetalkatalyse.

Forskere ved University of Pennsylvania har udviklet en mekanisme til fremstilling af allyliske aminer uden brug af overgangsmetalkatalysatorer. Deres arbejde er den første rapporterede forekomst af overgangsmetalfri C (sp ³ ) -C (sp ² ) kobling af vinylbromidelektrofiler med azaallylanioner og azaallylradikaler. Deres arbejde vises i Naturkemi .

"Dette arbejde åbner op for flere nye veje, der kan påvirke mange former for transformationer, "siger professor Marisa C. Kozlowski, en af ​​hovedforfatterne til undersøgelsen." Dannelsen af ​​de radikale arter ved en carbanion, der donerer en elektron, viser en ikke-metallisk indgang til disse vigtige reaktive arter. Ud over, denne kemi tilføjer en tydelig mekanisme i krydskobling, der gør det muligt at generere visse arkitekturer mere effektivt. "

Bygger på deres tidligere arbejde med at lave allyliske aminer via en 1, 1-diphenyl-3-arylallyl-2-azaallyl anion, Li et al. opdagede, at da de reagerede en ketimin med et vinylbromid for at danne deres azaallyl -anion, den efterfølgende vinyleringsreaktion fandt sted uden behov for en palladiumkatalysator. Sp ² carbon på vinylhalogenidet tilsat sp ³ carbon på aryl azaallyl anionen (se figur). Denne type carbon-carbon-koblingsreaktion har typisk brug for en overgangsmetalkatalysator.

Ved at bruge en base, der er sterisk hindret, [MN (SiMe ₃ ) ₂ hvor M =Li, Na], reaktionen deprotonerer ikke produktet og resulterer i E-vinyleringsproduktet i godt udbytte. Denne mekanisme er regioselektiv, reagerer med imin -carbon, og kemoselektiv til dannelse af den allyliske amin over den konkurrerende reaktion, der danner en terminal alkyn fra vinylbromidet.

Når Li et al. optimeret deres reaktionsbetingelser, de testede omfanget af deres nye mekanisme. Generelt, deres mekanisme er vellykket med en række funktionelle grupper på N-benzylaminen og på vinylbromidet. Forfatterne rapporterer, at de var nødt til at justere nogle af reaktionsbetingelserne afhængigt af de funktionelle grupper på N-benzylaminen, men, samlet set, reaktionen virkede for elektron -tilbagetrækningsgrupper, såsom 4-halogenider og 3, 5-di-CF ₃ . Derudover denne reaktion virkede for elektrondonerende grupper, såsom 4-methyl og med heterocykliske forbindelser, såsom pyridylketiminer og thiophenylketiminer.

Forfatterne så derefter på alsidigheden af ​​vinylbromidet. Deres reaktion tolererede en bred vifte af vinylbromidprodukter, herunder flere arylvinylbromider og alifatiske vinylbromider. Vigtigere, forfatterne opdagede ikke isomerisering og cyklisering med nogen af ​​de testede vinylbromider.

Beregnings- og eksperimentelle undersøgelser blev udført for bedre at forstå mekanismen i håb om at teste andre typer funktionelle grupper i fremtiden. Li et al. til sidst bestemt en mekanisme, der involverede en usædvanlig radikal mellemprodukt dannet fra azaallyl anion elektron overførsel efter deprotonering af ketimin. Elektronparamagnetiske resonansundersøgelser bekræftede, at der er en radikal art involveret, men yderligere undersøgelser er nødvendige for at forstå arten af ​​denne art, og om radikalerne er direkte involveret i vinyleringsreaktionen.

Forfatterne mener, at radikalen sandsynligvis er en azaallylradikal, og at både azaallylanionen og azaallylradikalen er mellemprodukter i en mekanisme, der er afhængig af substratet på vinylbromidet. Imidlertid, yderligere undersøgelser skulle udføres for at bekræfte dette.

Denne forskning åbner døren til produktion af naturlige produkter uden brug af en overgangsmetalkatalysator til en reaktion, der typisk kræver overgangsmetaller. Yderligere forskning vil se på alsidigheden af ​​denne reaktion og dens efterfølgende anvendelse.

© 2017 Phys.org