咪唑和N-羟基氨基甲酸酯通过铑(III)催化合成2-烷基苯并咪唑外文翻译资料

 2023-01-04 11:42:32

咪唑和N-羟基氨基甲酸酯通过铑(III)催化合成2-烷基苯并咪唑

摘要: 目前已开发出酰亚胺和N-羟基氨基甲酸酯的有效串联反应。已经超过20个实例可容易地获得有价值的2-烷基苯并咪唑并且产率高达97％。该产品是有机合成和药物发现的基本组成部分，并将进一步简化分子的合成。 该方案具有高区域选择性，效率，对官能团的良好耐受性和温和的反应条件。

关键词:苯并咪唑 ；高区域选择性；串联反应；官能团耐受性；催化裂解碳氮键；再生碳氮键

正文：2-烷基取代的苯并咪唑代表了在药物和天然产物中广泛观察到的一类重要的苯并咪唑。1 因此，已经在这种结构的合成中付出了巨大的努力。

构建2-烷基取代的苯并咪唑的常规方法局限于苯-1,2-二胺与C1合成子的偶联和由过渡金属如Cu，Co和Pd催化的级联芳基化/缩合。 这些方法可能在需要官能化的起始材料和多个步骤等方面受到限制。2 在过去的十年中，金属催化的C-H活化已经成为一种直接且经济的构建2-烷基取代的苯并咪唑的方法。2010年，Nakao，Hiyama及其同事报道了用乙烯基芳烃对苯并咪唑进行了催化的C2-H烷基化反应。3 随后，Ellman的研究小组4展示了基于使用Rh（I）作为预催化剂与贫电子配体dArFpe和K3PO4结合的系统，用烯烃直接C-H烷基化C2-未取代的苯并咪唑。 与此同时，使用导向官能团是一种有效的方式提高反应性和选择性。5 最近，李6的团队报道了通过基于C - H活化的苯胺衍生物与二噁唑酮的环合来合成苯并咪唑。这里，氨基吡啶基团不是可除去的导向基团，产物限于2 -苯基苯并咪唑。其他含氮官能团，特别是N - H亚胺，已经被广泛用作导向基团，并允许通过C - H活化以高效方式快速进入各种氮杂环。氨基部分可以作为氮杂环的导向基团和胺源。通过这一方法，Wang7a、Glorius7b等人报告了Cp*Rh(III)-、Cp*Co(III)-、和[MnBr-(CO)5]-催化的N - H亚胺与烯烃、炔烃或重氮化合物的环化反应。7 在这些步骤中，N - H亚胺作为C - H键功能化的导向基团，N - H的亲核性引发后续的串联环化，从而为单氮杂环的合成提供了强有力的方法。

然而，为了使用N - H亚胺作为导向基团合成具有多个氮原子的杂环，有必要引入外部胺试剂。8 有机叠氮化物最近被广泛用作温和的胺源和内部氧化剂，通过遵循这一方式，各种C - H酰胺化反应得以实现。9 Glorius9c和Jiao9d已经报道了使用这种氮源构建氮杂环。但产品限于吲唑和喹唑啉。最近，我们小组开发了一种高效合成2 -芳基苯并咪唑的方法，使用亚胺酰胺和磺酰基叠氮化合物作为氮源，通过[Cp*IrCl2]2催化裂解碳氮键和再生碳氮键。10 在相对温和的条件下，良好的官能团耐受性、高原子效率和中等至高收率使得该方案可用于制备各种取代苯并咪唑衍生物。然而，我们以前的报告仅限于N -芳基苯并咪唑酰胺，并显示出与N -苯基烷基亚胺酰胺的低反应活性。为了解决这一限制，本文通过Rh催化N -苯基烷基酰亚胺酰胺与N -羟基氨基甲酸酯的环合，我们开发了一种方便、高效、直接的2 -烷基取代苯并咪唑的方法。

我们最初通过使用容易获得的N -苯基烷基酰亚胺酰胺和N -羟基氨基甲酸酯作为模型底物来筛选各种反应参数来开始我们的研究(表1 )。结果，在二氯乙烷（DCE），100℃下，在[ Cp * RhCL2 ] 2 ( 2.5 mol % )、AgOAc (1当量)、叔丁醇钾（t–BuOK）(50mol%)和特戊酸（PivOH）(2当量)存在下，以45 %的分离收率获得所需的苯并咪唑3aa (表1，条目1 )。然后研究了其他氧化剂(条目2 - 4 )。令我们高兴的是，3aa的产率大大提高到91 %，Ag2CO3是反应的理想氧化剂(条目4 )。对照实验表明氧化剂和碱是必要的(条目5和6 )。反应可以在一系列碱的存在下进行，包括有机碱三乙胺（Et3N），尽管其效率稍低(条目6 - 9 )。接下来，评估酸。显然，对照实验表明酸度对反应有很大影响(条目10 )。在强酸如三氟乙酸( TFA )的存在下没有观察到反应(条目13 )。苯甲酸的加入导致产品收率为52 % (条目12 )。当[ Cp * IRCl2]2用作催化剂时，检测到微量3aa (条目14 )。另一方面，Pd(OAc)2抑制了反应的进展(条目15 )。

表 1.N -苯基烷基酰亚胺酰胺与N -羟基氨基甲酸酯反应的各种参数筛选a

条目

催化剂

氧化剂

碱

酸

产率（%）b

1

[Cp*RhCl2]2

AgOAc

t-BuOK

PivOH

45

2

[Cp*RhCl2]2

Ag2O

t-BuOK

PivOH

58

3

[Cp*RhCl2]2

K2S2O8

t-BuOK

PivOH

33

4c

[Cp*RhCl2]2

Ag2CO3

t-BuOK

PivOH

91

5

[Cp*RhCl2]2

t-BuOK

PivOH

18

6

[Cp*RhCl2]2

Ag2CO3

PivOH

微量

7

[Cp*RhCl2]2

Ag2CO3

LiOAc

PivOH

51

8

[Cp*RhCl2]2

Ag2CO3

K3PO4

PivOH

67

9

[Cp*RhCl2]2

Ag2CO3

Et3N

PivOH

47

10

[Cp*RhCl2]2

Ag2CO3

t-BuOK

微量

11

[Cp*RhCl2]2

Ag2CO3

t-BuOK

HOAc

31

12

[Cp*RhCl2]2

Ag2CO3

t-BuOK

benzoic acid

52

13

[Cp*RhCl2]2

Ag2CO3

t-BuOK

TFA

不反应

14

[Cp*IrCl2]2

Ag2CO3

t-BuOK

PivOH

微量

15

Pd(OAc)2

Ag2CO3

t-BuOK

PivOH

不反应

a反应条件: 1a(0.2毫摩尔)，2a(0.6毫摩尔)，[Cp*RhCl2]2( 2.5摩尔% )、AgOAc ( 1当量)、酸( 2当量)、碱( 50摩尔% )，溶剂( 1.5 mL )，12小时，在空气中，100℃。b分离产率。c36小时。

有了优化的反应条件，我们研究了这个反应的普遍性和范围(方案1 )。在对位带有各种给电子基团和卤化物基团的N -苯基烷基酰亚胺酰胺均与2a平滑偶联，以通常良好的收率(3ba-ia)提供目标产物。其中，甲基取代的亚苯基烷基亚胺酰胺的产率最高，达93%。对位被卤素原子取代的衍生物给出了中等至良好的产率(3ca-fa)。还容许在苯基烷基酰亚胺酰胺的取代位置引入取代基。当替代物为卤素(3ka氯，3la溴，3ma碘)时，C-H功能化仅发生在受阻较少的原硅酸酯上，并使进一步的功能化成为可能。接下来，我们使用带有取代基(Cl、Br和Me)的苯基烷基亚胺酰胺作为芳烃底物(3na-pa)。苯(3na)理论位置上的甲基取代基导致最高产率高达97 %，因此表明该体系具有较高的空间耐受性，这与我们以前的工作不同。10 此外，N-萘烷基酰亚胺酰胺是一种合适的底物，通过C2位而不是C8位的选择性反应，得到相应的苯并咪唑( 3qa )，产率为68 %。

此外，亚胺底物不限N -苯基戊酰亚胺。当烷基取代基被引入N - H亚

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