Angew. Chem. :錳催化硫代酰胺的脫硫氫化反應

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硫代酰胺,作為酰胺的等電子體,是天然產物中重要的結構單元,表現出與酰胺顯著不同的化學和生物學性質。因此,硫代酰胺的合成和轉化已經引起有機合成和生物學研究的廣泛興趣。其中,硫代酰胺的還原一般是通過使用過量的LiAlH4、NaBH4、Raney鎳等試劑來實現,這些方法存在明顯的局限性,如斷裂C=S和C-N鍵的選擇性差,官能團兼容性差等。發展過渡金屬催化硫代酰胺與H2的氫化反應有潛力解決上述問題,但面臨諸多挑戰,主要包括:(1)反應中含硫分子對過渡金屬催化劑的毒化;(2)硫代酰胺的C=S和C-N鍵斷裂的位置選擇性;(3)常見官能團如酮、醛、腈、酯、砜、硝基等競爭加氫的化學選擇性。迄今為止,只有Milstein課題組報道了釕催化硫代酰胺的氫化,但該催化體系對硫代酰胺的C=S和C-N鍵斷裂的位置選擇性依賴于底物。



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自2016年Beller等人首次報道了pincer-錳配合物催化醛、酮和腈的氫化反應以來,一系列羰基衍生物,包括酯、酰胺、二氧化碳、碳酸鹽、氨基甲酸酯、尿素、亞胺和氮雜環化合物的錳催化氫化反應相繼被報道。在前期研究的基礎上,中國科學院化學研究所王從洋課題組首次報道了錳催化硫代酰胺的氫化脫硫反應。該催化體系無需pincer配體或雙齒配體,使用商品化的MnBr(CO)5, NEt3和CuBr的組合,專一性地切斷C=S鍵,實現了硫代酰胺的選擇性氫化脫硫反應。

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在最優反應條件下,作者對硫代酰胺的底物適用范圍進行了考察。結果表明,不同取代的三級硫代酰胺和烷基取代的二級硫代酰胺均可順利地發生氫化脫硫反應生成相應的胺類產物,而芳基取代的二級硫代酰胺則脫硫生成亞胺;一級硫代酰胺可在CuBr和Et3N作用下生成腈,而后經羰基錳催化的氫化反應,生成二烷基或三烷基胺。作者重點考察了該催化體系對其他易被還原的官能團的兼容性,結果表明,腈、酮、醛、酯、烯烴、炔、砜、硝基和雜環等一系列易還原的官能團均可得到保留,突顯了該錳催化體系獨特的化學選擇性和不同于以往錳催化氫化的新型機理。

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機理上,作者認為,MnBr(CO)5和NEt3協同作用異裂H2生成Mn-H物種,同時,硫代酰胺1a通過CuBr活化生成亞胺陽離子Int-I。之后,Mn-H經由過渡態TS-I還原亞胺陽離子Int-I,生成中間體Int-II。CuBr進一步活化中間體Int-II,生成了亞胺陽離子Int-III和Cu2S,從而實現了硫代酰胺的脫硫。最后Mn-H還原亞胺陽離子Int-III得到目標產物2a。

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文信息

Manganese-Catalyzed Hydrogenative Desulfurization of Thioamides

Zelong Wang, Silin Chen, Prof.?Dr. Chao Chen, Dr. Yunhui Yang, Prof.?Dr. Congyang Wang


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202215963




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