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Nat. Commun.:通過金屬雜Retro-Diels-Alder反應進行碳碳鍵裂解

來源:化學加原創(chuàng)      2023-05-19
導讀:近日,西北大學關正輝教授課題組通過鈀氫對烯基腙的插入/環(huán)化實現了一個有趣的Retro-Pd(IV)-Diels-Alder反應。

Retro-Diels-Alder反應是實現碳-碳鍵活化的重要途徑之一。然而,相對于Diels-Alder反應在碳-碳鍵構建中的廣泛研究和應用,Retro-Diels-Alder反應在碳-碳鍵裂解中的研究和應用較具挑戰(zhàn)。自1989年以來以含鉻、鈀和銠的金屬雜雙烯體為底物的Diels-Alder反應相繼被發(fā)展,但是相應的金屬雜Retro-Diels-Alder反應卻仍未見報道(Fig. 1)。


圖片來源:Nat. Commun.

近日,西北大學關正輝教授課題組通過鈀氫對烯基腙的插入/環(huán)化實現了一個有趣的Retro-Pd(IV)-Diels-Alder反應。在最佳條件下,反應顯示了較好的官能團兼容性。如Fig. 2所示,芳環(huán)上不同的給電子取代基(甲基、叔丁基、甲氧基)和鹵素基團(氟、氯、溴)都以良好的產率得到了相應的酮產物(2a-2n),強吸電子的氰基和酯基也得到了良好的產率(2o-2p)。值得注意的是,該體系還適用于萘基和雜原子底物,包括呋喃、噻吩和含鹵素的吡啶基團(2r-2t)。


圖片來源:Nat. Commun.

為了解釋該反應過程,作者開展了系列控制實驗(Fig. 3)??赡艿漠悩嫽a物或中間體在標準條件下都無法轉化為產物2a,而腙8衍生的氮雜二烯可以順利轉化為2a。作者使用雙氧水取代氧氣,結果促進了反應的發(fā)生并得到了與氧氣條件相近的產率。


圖片來源:Nat. Commun.

在實驗基礎上,作者提出了三種可能的反應機理途徑(Path I-III),并進行了密度泛函理論計算(Fig. 4)。計算表明Path I路徑總體能壘高達76.2 kcal/mol;Path II中六元Pd(IV)環(huán)的逆DA-反應的能壘為35.7 kcal/mol但總體能壘仍高達55.7 kcal/mol;Path III中六元Pd(IV)環(huán)的逆DA-反應能壘為29.6 kcal/mol,整體能壘也較低。反應可能經歷了Path III(藍色途徑)。


圖片來源:Nat. Commun.

該論文報道了一種新穎的 Retro-Pallada-Diels-Alder 碳(烷基)-碳(烯基)鍵裂解反應。趙慶陽(現為中山大學副教授),于樂副教授和張耀都博士為該論文的第一作者,關正輝教授為該論文的通訊作者。

文獻詳情:

Qingyang Zhao, Le Yu, Yao-Du Zhang, Yong-Qiang Guo, Ming Chen, Zhi-Hui Ren, Zheng-Hui Guan*. C(alkyl)-C(vinyl) bond cleavage enabled by Retro-Pallada-Diels-Alder reaction. Nat. Commun . 2023 , https://doi.org/10.1038/s41467-023-38067-7


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