ACS Catal.：钯催化剂促进的乙内酰脲芳基化反应方法学研究

研究论文介绍

作者：杉杉

导读：

近日，德国Ruhr Universität Bochum的V. H. Gessner与L. J. Gooßen课题组在ACS Catal.中发表论文，报道一种全新的采用钯/YPhos (ylide-functionalized phosphine)催化体系促进的通过N-保护乙内酰脲 (N-protected hydantoin)分子参与的芳基化反应方法学，进而成功完成一系列芳基取代乙内酰脲分子的构建。

Palladium-Catalyzed Arylation of Hydantoins with Aryl Chlorides Enabled by Ylide-Functionalized Phosphines (YPhos)

F.Papp, D.S. Prendes, S. Manna, A. Seitz, S. Kostiukovska, J. Löffler, Vi. Gessner, L. J. Gooßen,ACS Catal.2023,13, 6846. doi:10.1021/acscatal.3c01403.

正文：

5-芳基取代乙内酰脲骨架单元广泛存在于各类药物分子中 (Figure 1)。并且，在过去的几十年里，构建5-芳基取代乙内酰脲分子相关的合成转化策略研究，已经逐渐受到有机合成化学家的大量关注 (Scheme 1, a-d)^[1]-[4]。这里，受到近年来选择YPhos配体参与的合成转化方法学^[5]-[6]相关研究报道的启发，德国Ruhr Universität Bochum的V. H. Gessner与L. J. Gooßen团队成功设计出一种全新的采用钯/YPhos (ylide-functionalized phosphine)催化体系促进的通过N-保护乙内酰脲 (N-protected hydantoin)分子参与的芳基化反应方法学 (Scheme 1, e)。

首先，作者采用5-甲基取代乙内酰脲衍生物1a与4-氯苯甲醚2a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[Pd(cinnamyl)Cl]₂作为催化剂，keYPhos作为配体，NaHDMS作为碱，甲苯作为反应溶剂，反应温度为60^oC，最终获得93%收率的芳基化产物3aa。

在上述的最佳反应条件下，作者分别对一系列芳基氯 (Table 2)以及乙内酰脲底物 (Table 3)的应用范围进行深入研究。

同时，作者采用非取代乙内酰脲衍生物1j与氯苯作为模型底物，进行相关单芳基化反应条件中配体的筛选 (Scheme 2)。进而确定最佳的反应条件为：采用[Pd(cinnamyl)Cl]₂作为催化剂，pinkYPhos作为配体，NaHDMS作为碱，甲苯作为反应溶剂，反应温度为60^oC，最终获得90%收率的单芳基化产物1i。

之后，该小组通过如下的一系列研究进一步表明，这一全新的芳基化反应方法学具有潜在的合成应用价值 (Scheme 3)。

接下来，作者对上述芳基化过程的反应机理进行进一步研究 (Scheme 4)。

总结：德国Ruhr Universität Bochum的V. H. Gessner与L. J. Gooßen团队共同设计出一种全新的采用钯/YPhos催化体系促进的通过N-保护乙内酰脲分子参与的芳基化反应方法学，进而成功完成一系列芳基取代乙内酰脲分子的构建。这一全新的芳基化策略具有广泛的底物应用范围、优良的pot economy以及潜在的合成应用价值等优势。

参考文献：

[1] B. Zhao, H. Du, Y. Shi,J. Am. Chem. Soc.2008,130, 7220. doi:10.1021/ja802242h.
[2] J. Song, Z. Zhang, S. Chen, T. Fan, L. Gong,J. Am. Chem. Soc.2018,140, 3177. doi:10.1021/jacs.7b12628.
[3] K. Tomohara, T. Yoshimura, R. Hyakutake, P. Yang, T. Kawabata,J. Am. Chem. Soc.2013,135, 13294. doi:10.1021/ja406653n.
[4] F. Fernandez-Nieto, J. Mas Rosello, S. Lenoir, S. Hardy, J. Clayden,Org. Lett.2015,17, 3838. doi:10.1021/acs.orglett.5b01803.
[5] S. Lapointe, A. Sarbajna, V. H. Gessner,Acc. Chem. Res.2022,55, 770. doi:10.1021/acs.accounts.1c00797.
[6] P. Weber, T. Scherpf, I. Rodstein, D. Lichte, L. T. Scharf, L. J. Goosen, V. H. Gessner,Angew. Chem., Int. Ed.2019,58, 3203. doi:10.1002/anie.201810696.