102-70-5 / 鋯催化下炔烴的氫氨基烷基化得到烯丙基胺

烯丙基胺是天然產(chǎn)物，農(nóng)用化學(xué)品和藥物中普遍的結(jié)構(gòu)基序，許多人致力于研究烯丙基胺的有效合成方法?，F(xiàn)存在的主要方法有過渡金屬催化的C-N鍵的合成；后過渡金屬催化的二烯烴的區(qū)域選擇性C-N鍵的生成。其中，炔烴也可以作為底物通過異構(gòu)化得到丙二烯，然而這就限制了底物只能使用烷基炔烴。所以人們又發(fā)展了一種通過炔烴和胺的α-C位形成C-C鍵來得到烯丙基胺。

Buchwald課題組（圖1）提出炔烴插入A中的Zr-C鍵得到一個五元環(huán)中間體B，水處理后得到烯丙基胺產(chǎn)物，和鋯的氧化產(chǎn)物，然而五元環(huán)B的質(zhì)子分解過程受到限制，使得這一反應(yīng)無法進(jìn)行催化循環(huán)。本文作者旨在找到一種鋯催化劑可以降低質(zhì)子分解過程的障礙，從而實現(xiàn)反應(yīng)的催化循環(huán)。

圖 1

先前，作者就報道過Zr(NMe2)4作為催化劑，用具有空間位阻的N-（三甲基硅烷基）胺進(jìn)行烯烴的氫氨基烷基化。在加氫胺化催化中，發(fā)現(xiàn)了含有雙(脲)配體的鋯配合物容易形成七配位配合物，可用于有利于中性胺的配位，以實現(xiàn)所需的締合催化轉(zhuǎn)換步驟。作者認(rèn)為這一催化劑參與的炔烴的氫氨基烷基化反應(yīng)。

作者做了炔烴加氫氨基烷基化的化學(xué)計量制備的模型中間體。N-三甲基硅芐胺和甲苯與催化劑絡(luò)合得到6配位的中間體1，然后在C6D6溶劑中與兩當(dāng)量吡啶反應(yīng)脫去一當(dāng)量的甲苯得到7配位的絡(luò)合物2。在2的甲苯溶液中，加入一倍當(dāng)量的二苯乙炔通過1H NMR檢測到有五元金屬環(huán)3生成。由于中性吡啶供體在Zr-C鍵旁配位，因此在配位仲胺存在下將引發(fā)3的質(zhì)子分解。

為了探究這一質(zhì)子分解過程，作者在3的氘代苯溶液中加入3.5倍當(dāng)量的四氫吡咯，在室溫下反應(yīng)5 min后，通過1H NMR檢測到3完全被消耗，生成了已知的絡(luò)合物4，吡啶和烯丙基胺5a，該過程可以通過簡單的胺底物而不是質(zhì)子化學(xué)計量后處理來實現(xiàn)產(chǎn)品的輕松釋放。

圖 2

在此研究基礎(chǔ)上，作者在最佳反應(yīng)條件下使N-三甲基硅烷取代的胺底物與二苯乙炔反應(yīng)，以60%的產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物5a，但是有14%的副產(chǎn)物5b生成。而用N-苯基取代的胺底物參與反應(yīng)，可以以82%的產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物6a，且沒有氫胺化的副產(chǎn)物6b產(chǎn)生。

圖 3

接著，作者以N-芐基苯胺為模板底物對炔烴進(jìn)行了拓展。當(dāng)苯環(huán)的對位存在給電子或吸電子基團(tuán)時，產(chǎn)率都有一定程度的下降，且沒有區(qū)域選擇性。而當(dāng)其中一個苯基被2-吡啶基或三甲硅烷取代時，可以得到單一的異構(gòu)體11或14，但是產(chǎn)率只有49%和31%。

圖 4

最后，作者以二苯基乙炔為模板底物對胺進(jìn)行了拓展。當(dāng)苯基的對位有甲基取代時，只需反應(yīng)24h就可以以84%的產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物15。而當(dāng)有鹵素原子取代時，產(chǎn)率都有所下降。然而當(dāng)芐基的對位存在吸電子或給電子取代基時，對反應(yīng)的影響都不大。

圖 5

總之，本文實現(xiàn)了炔烴的催化加氫氨基烷基化以產(chǎn)生烯丙基胺產(chǎn)物。發(fā)現(xiàn)帶有有利于形成七配位配合物的雙（脲酸酯）配體的鋯配合物可促進(jìn)催化反應(yīng)所需的化學(xué)計量轉(zhuǎn)化。其中炔烴上的取代基對反應(yīng)的區(qū)域選擇性有較大的影響，胺的苯基上對位的取代基為給電子時，產(chǎn)率較高，取代基為吸電子時產(chǎn)率有所下降。

Zirconium-CatalyzedHydroaminoalkylation of Alkynes for the Synthesis of Allylic Amines

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10405