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方法学|戚朝荣《Chem. Commum.》大环化:3-Triflyloxybenzynes和四氢呋喃

引言


该文章第一作者为Ruixiang Cheng,共同一作为Wenfang Xiong
本文通讯作者为华南理工大学戚朝荣(Chaorong Qi)副教授
 
该研究报道了氟化钾作用下,四氢呋喃和3-Triflyloxybenzynes经过一个阴离子硫杂Fries重排过程,制备大环化合物:





1
 简介
在过去数十年,天然的、合成的大环化合物在药物化学、超分子化学和有机催化等领域的广泛应用价值,引起人们极大的注意。鉴于这类化合物的重要,开发有效的、直接的合成方法,以高效构建该类化合物,仍然是很有必要并且存在很大挑战的。
 
芳炔是一类高活性物质。Kobayashi发现邻硅基芳基三氟甲磺酸酯可以温和地制备芳炔化合物,此后,人们将这些化合物广泛应用于多组分反应、环化反应等。通常,大部分反应均是在中性溶剂中进行,例如四氢呋喃、二甲基亚砜、乙腈和DMF等。
研究发现,芳炔可以被THF亲和加成,生成一个两性离子中间体,随后被其他化合物捕获,转化为有用的产物。
 
2011年,Yoshida和同事发现了苯炔、THF和炔基溴(或多氟芳基溴)在氟化钾和18-crown-6中合成芳基烷基醚类化合物的方法
Hosoya等人则报道了1,3-双三氟甲磺酸酯基-2-碘苯在四氢呋喃中,与格氏试剂进行反应,生成了三氟甲磺酰基苯基醚衍生物

此后,Biju等人在Yoshida相似条件下,研究了醇代替炔基溴的反应

作者最近,开发了一个四组分反应,3-三氟甲磺酰氧基苯炔、胺、二氧化碳和四氢呋喃,在无氟试剂条件下,生成了碳酸酰胺苯基醚产物
上述THF参与芳炔的反应,都是获得芳基醚类型产物。不过,仍没有报道四氢呋喃与芳炔制备大环化合物的方法。
 
作者在炔化学领域的持续研究,发现了芳炔和四氢呋喃之间一个崭新的通用的[4+5+5+5]偶联反应



2
探索
首先,底物1a在四氢呋喃中,氟化钾(KF)为碱条件下,尝试了不同温度的反应情况,结果发现,反应在120 oC收率最佳,核磁收率70%,分离收率为66%
随后,作者进一步尝试了多种碱,结果仅CsF给出了32%的收率,而其他的碱都没能促使该反应生成期望产物
进一步,在上述优化条件下,反应中加入18-crown-6,结果反应未生成大环化合物
反应收率随着KF用量减少而显著下降,如果没有KF,则该反应不发生
此外,延长反应时间至24 h,对反应收率没有明显提升作用
最后,作者还研究了底物浓度对反应的影响,发现如果底物浓度增加,反应收率明显下降;而略微降低反应底物的浓度,收率也会有所下降;这表明该反应对浓度敏感



3
应用
获得了KF辅助四组分大环化反应最佳条件后,进一步研究该反应的适用范围
从图示结果可知,苯环上邻位、对位取代,该反应均可以顺利进行,但是邻位取代收率略低
当对位为氯取代时,收率也较低,为35%
作者还尝试了联苯类型底物,均可以制备得到相应的大环化合物


4
机理
随后,作者进行了相应的机理研究:
底物3a与四氢呋喃,在标准条件下,未能生成期望的大环化合物2a;此外,当使用四氢噻吩替代四氢呋喃时,也未能生成大环化合物4a
 
根据实验结果,提出可能机理过程
底物1a在KF作用下,脱去TMS和TfO,生成苯炔A
四氢呋喃在氧孤对电子推动下,加成到苯炔A上,接着中间体B发生硫杂Fries重排,生成中间体C
随后,两分子四氢呋喃依次进行加成,经过中间体D生成E
最后,E中氧负离子对四氢呋喃碳进攻,生成目标大环化产物2a
 

评述


作者发现了氟化钾促进的3-三氟甲磺酸酯基苯炔与四氢呋喃之间的大环化反应,生成一系列官能化的19-元多醚大环化合物,收率中等至良好
经过机理研究, 该反应过程经历一个硫杂Fries重排,在一步反应中,生成了四个新的C-O键和一个C-S键

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