1,2-二胺結構廣泛存在於天然產物、藥物和不對稱合成所使用的催化劑中。烯烴雙胺化,即在烯烴兩端同時引入兩個氨基,是合成1,2-二胺最為簡便和高效的方法之一。但該方法面臨著諸多挑戰,是有機合成中有待解決的難題。其難點主要源於二胺產物對過渡金屬催化劑的抑制作用以及難以控制反應的非對映選擇性和區域選擇性。
廈門大學徐海超(點擊查看介紹)課題長期致力於有機電合成研究,該課題組近期對電化學促進的烯烴雙官能團化反應進行了深入研究,並且已經通過電合成方法實現了烯烴與二醇的脫氫環化反應(Nat. Commun., 2018, 9, 3551),為飽和氧雜環提供了高效的合成途徑。在此基礎上,該課題組實現了烯烴與磺酰胺的脫氫環化反應,通過進一步脫除磺酰基,成功實現了高非對映選擇性和區域選擇性的烯烴雙胺化反應,為1,2-二胺類化合物提供高效、簡便的合成方法。
該反應適用於一系列二取代以及三取代內烯烴,並且均能取得較高的dr值。對具有不同電性取代基的芳環均有較好的兼容度,並且底物中所含有的多種官能團均能不受影響,其中在電氧化條件下極易被過度氧化的烷基胺能在強酸保護下而完好兼容。與此同時,該反應還能用於部分天然產物的後期官能團修飾。
通過使用單取代的磺酰胺作為原料,可實現具有兩個不同胺基的二胺化合物的合成。並且,使用環狀磺酰胺可以製備橋環二胺結構底物。
該反應可以輕易地實現0.3 mol規模的放大,並且產率與小量相差無幾。通過對磺酰胺的脫除,能夠以高產率得到二胺化合物。
該工作通過有機電子轉移催化劑與電的結合避免了過渡金屬催化劑和氧化劑的使用,且增強了底物和官能團的兼容性。該催化劑參與的間接氧化使得基於電極表面電子傳遞產生高活性自由基正離子的方式轉變為於溶液本體的氧化過程,從而避免了由於自由基正離子局部濃度過高而產生的一系列副反應,也進一步緩和了電極鈍化的問題。
綜上所述,本文在電化學條件下,通過對烯烴的氧化產生自由基正離子這一活性中間體,實現了烯烴與磺酰胺的脫氫環化反應,具有較高的區域選擇性和非對映選擇性,無需當量氧化劑和過渡金屬催化劑。相關成果在線發表於Nature Communications,並被選為Editors'Highlights論文。文章的第一作者為廈門大學博士研究生蔡晨燕。該研究工作得到國家重點研發計劃納米科技重點專項(項目批准號:2016YFA0204100)、國家自然科學基金(項目批准號:21672178)、長江學者和創新團隊發展計劃、中央高校基本科研業務費專項資金的資助。