ACS Catal. ：金催化的C-O交叉偶联反应方法学研究

研究论文介绍

作者：杉杉

导读：

近日，东华大学的胥波课题组在ACS Catal中发表论文，报道一种全新的通过金催化剂促进的(杂)芳基碘与一级以及二级醇之间的C-O交叉偶联反应方法学，进而成功完成一系列芳基醚分子的构建。

Hydrogen Bond Donor and Unbalanced Ion Pair Promoter-Assisted Gold-Catalyzed Carbon−Oxygen Cross-Coupling of (Hetero)aryl Iodides with Alcohols

G, Chen, B, Xu,ACS Catal.2023,13, 1823. doi:10.1021/acscatal.2c05890.

正文：

芳基醚结构单元广泛存在于各类药物分子、农用化学品以及各类有机材料中。在过去的几十年里，已经成功设计出多种构建芳基醚分子的合成转化策略(Schemes 1a-1c)^[1]-[6]。这里，受到近年来对于金催化剂促进的交叉偶联反应方法学^[7]-[10]以及通过非平衡离子对 (unbalanced ion pair)催化剂参与的亲核氟化反应方法学 (Scheme 1e)^[11]相关研究报道的启发，东华大学的胥波团队成功设计出一种全新的通过金催化剂促进的(杂)芳基碘与一级以及二级醇之间的C-O交叉偶联反应方法学 (Scheme 1d)。同时，作者提出合理的催化循环机理路径 (Scheme 1f)。

首先，作者采用4-碘代联苯1a与甲醇2a(同时作为反应溶剂)作为模型底物，进行相关反应条件的优化筛选 (Table 1)。进而确定最佳的反应条件为：采用MeDalPhosAuCl作为催化剂，CsF作为碱，AgF作为银盐，TBACO₂CF₃作为离子对促进剂 (ion pair promoter)，反应温度为120^oC，最终获得82%收率的芳基醚产物3a。

鉴于采用相对分子质量较高的醇作为反应溶剂在实验室操作中存在的诸多不便，作者进一步采用4-碘代联苯1a与苄醇2b作为模型底物，对于上述的反应条件进行进一步的优化筛选 (Table 2)。进而确定最佳的反应条件为：采用RuPhosAuCl作为催化剂，DBU作为碱，AgSbF₆作为银盐，TBACO₂CF₃作为离子对促进剂，HFIP作为反应溶剂，反应温度为120^oC，最终获得91%收率的芳基醚产物4a。

在上述的最佳反应条件下，作者分别对一系列(杂)芳基碘底物 (Scheme 2)以及醇底物 (Scheme 3)的应用范围进行深入研究。

之后，该小组发现，这一全新的C-O交叉偶联策略能够进一步应用于分子内C-O键 (eq 1)与分子间C-S键 (eq 3)的构建。同时，研究表明，2,6-二甲基碘苯与苄醇在上述条件下参与反应时，则观察到相应的重排产物7(eq 2)。

接下来，作者通过一系列相关的控制实验 (Schemes 4)，进一步阐明上述反应过程中较为合理的机理路径。

基于上述的实验研究以及前期相关的文献报道^[11]，作者提出如下合理的反应机理 (Scheme 5)。

总结：

东华大学的胥波团队成功设计出一种全新的通过金催化剂促进的(杂)芳基碘与一级以及二级醇之间的C-O交叉偶联反应方法学，进而成功完成一系列芳基醚分子的构建。这一全新的C-O交叉偶联策略具有广泛的底物应用范围、温和的反应条件以及优良的官能团兼容性等优势。

参考文献：

[1] E. Fuhrmann, J. Talbiersky,Org. Process Res. Dev.2005,9, 206. doi:10.1021/op050001h.
[2] K. C. K. Swamy, N. N. B. Kumar, E. Balaraman, K. V. P. P. Kumar,Chem. Rev.2009,109, 2551. doi:10.1021/cr800278z.
[3] A. S. Henderson, S. Medina, J. F. Bower, M. C. Galan,Org. Lett.2015,17, 4846. doi:10.1021/acs.orglett.5b02413.
[4] X. Wu, B. P. Fors, S. L. Buchwald,Angew. Chem., Int. Ed.2011,50, 9943. doi:10.1002/anie.201104361.
[5] Z. Chen, Y. Jiang, L. Zhang, Y. Guo, D. Ma,J. Am. Chem. Soc.2019,141, 3541. doi:10.1021/jacs.8b12142.
[6] P. M. MacQueen, J. P. Tassone, C. Diaz, M. Stradiotto,J. Am. Chem. Soc.2018,140, 5023. doi:10.1021/jacs.8b01800.
[7] A. Zeineddine, L. Estevez, S. Mallet-Ladeira, K. Miqueu, A. Amgoune, D. Bourissou,Nat. Commun.2017,8, 565. doi:10.1038/s41467-017-00672-8.
[8] S. Zhang, C. Wang, X. Ye, X. Shi,Angew. Chem.,Int. Ed.2020,59, 20470. doi:10.1002/anie.202009636.
[9] J. Rodriguez, N. Adet, N. Saffon-Merceron, D. Bourissou,Chem. Commun.2020,56, 94. doi:10.1039/C9CC07666B.
[10] S. R. Mudshinge, Y. Yang, B. Xu, G. B. Hammond, Z. Lu,Angew. Chem., Int. Ed.2022,61, No. e202115687. doi:10.1002/anie.202115687.
[11] (a) J. Rodriguez, A. Zeineddine, E. D. Sosa Carrizo, K. Miqueu, N. Saffon-Merceron, A. Amgoune, D. Bourissou,Chem. Sci.2019,10, 7183. doi:10.1039/C9SC01954E.(c) W. Li, Z. Lu, G. B. Hammond, B. Xu,Org. Lett.2021,23, 9640. doi:10.1021/acs.orglett.1c03887.