研究室工作进展 Jul 15th, 2011
金属促进或催化的碳二亚胺化学新进展
Procedure-Controlled Selective Synthesis of 5-Acyl-2-iminothiazolines and Their Selenium and Tellurium Derivatives by Convergent Tandem Annulation
Yang Wang, Wen-Xiong Zhang,* Zitao Wang, and Zhenfeng Xi*
Angew. Chem. Int. Ed. 2011, online 20110714, DOI:10.1002/anie.201101948
Concise and Selective: The procedure-controlled selective synthesis of 5-acyl-2-iminothiazolines, 5-acyl-2-iminoselenazolines, 5-acyl-2-iminotellurazolines, has been achieved for the first time via an organolithium-promoted convergent tandem annulation involving readily available terminal alkynes, chalcogen elements (S, Se, and Te), carbodiimides, and acid chlorides. A novel 1,5-acyl migration is considered to be essential for the useful and interesting transformation.
背景介绍
碳二亚胺(R1-N=C=N-R2),作为一类具有累积C=N双键的杂联烯类化合物，在有机合成化学与金属有机化学领域中发挥着非常重要的作用。所有报道的反应仅涉及碳二亚胺的两个反应位点：中心碳和C=N双键。自2007年以来我们一直开展金属促进或催化的碳二亚胺合成方法学及反应机理研究。在胺对碳二亚胺的催化加成领域，我们利用简单易得的烷基铝试剂和Zn(OTf)2，分别实现了胺对碳二亚胺的催化加成高效合成多取代胍类化合物，并进一步通过活性的铝胍中间体和Zn-N胺基配合物的分离鉴定，加深了对该反应机理的认识和理解 (Wen-Xiong Zhang,* Zhenfeng Xi,* et. al. Org. Biomol. Chem. 2010, 8, 1816; Organometallics 2009,28, 882.)。
2009年，我们采用直线式逐步合成策略(Tandem Sequential Synthesis)，将炔锂、单质硫、碳二亚胺、酰氯四组分偶联成功合成了2,3-二氢嘧啶硫酮。在这个反应过程中，碳二亚胺分子的一个C=N双键和一个Csp3-H键被切断。该成果为活化碳二亚胺分子中化学键和有效地利用碳二亚胺提供了一种新思路和新方法(Wen-Xiong Zhang,* Zhenfeng Xi,* et. al. J. Am. Chem. Soc. 2009,131, 15108.)。
在研究2,3-二氢嘧啶硫酮形成机理过程中，我们发现，所有原料相同的情况下，合成策略的改变对反应的结果起至关重要的作用，在某些情况下，能完全改变反应的模式。最近，我们利用四个相同的原料：炔锂、单质硫、碳二亚胺和酰氯，采用汇聚式合成策略(Convergent Tandem Annulation)，可方便地合成5-酰基-2-亚氨基噻唑啉类衍生物(Yang Wang, Wen-Xiong Zhang,* Zitao Wang, Zhenfeng Xi,* Angew. Chem. Int. Ed. 2011, ASAP, anie.201101948)。尽管2-亚氨基噻唑啉化合物已有较多文献报道，但5-位引入酰基的5-酰基-2-亚氨基噻唑啉类化合物仅有一例报道，此方法产率低，底物普适性窄。我们报道的汇聚式合成策略，可以利用简单的原料酰氯在2-亚氨基噻唑啉骨架的5-位引入酰基，构筑5-酰基-2-亚氨基噻唑啉化合物。我们利用该策略，从炔锂、单质硒或碲、碳二亚胺和酰氯进一步构筑了5-酰基-2-亚氨基硒唑啉、5-酰基-2-亚氨基碲唑啉类化合物，此两类化合物文献还没有报道，预计具有较高的生物活性。我们通过从反应体系中分离中间体的手段，成功获得了碳二亚胺与酰氯加合物的结构，第一次确证了该加合物是以N-酰基-氯取代脒的形式存在。同时，一个新颖的1,5-酰基迁移对该反应起决定性的作用。