铁催化的烷基羧酸对烯烃的脱羧烷基化-醚化反应

高效地构筑至少两种化学键的烯烃双官能团化反应一直以来都是化学工作者的研究热点之一。C-O键和C-C键广泛地存在于天然产物、药物以及活性分子中，因此对烯烃的碳-氧双官能团化反应具有广阔的应用前景。虽然该类工作已有报道，但以往的研究工作局限于对烯烃的氧化芳基化反应、氧化三氟甲基化反应以及α-位含有稳定官能团的烷基参与的烯烃碳-氧双官能团化反应，普通烷基链参与的烯烃碳-氧双官能团化反应却鲜有报道。中科院福建物质结构所的鲍红丽课题组研究发现由烷基羧酸衍生的烷基过氧化物在特定的催化条件下能够作为烷基化试剂。在上述研究工作的基础上，该团队最近利用烷基过氧化物为普通烷基源，实现了铁催化的烷基羧酸对烯烃的脱羧烷基化-醚化反应(图1)。

图1. 烯烃的碳-氧双官能团化反应

烷基羧酸是自然界中广泛存在的无毒且廉价的有机化合物，与过氧化氢或者过氧叔丁醇脱水缩合可以制备烷基过氧化物，经过简单的过滤处理而无需纯化，就能应用于铁催化的烷基羧酸对烯烃的脱羧烷基化-醚化反应中。研究发现，一级、二级以及三级烷基羧酸均适用于该反应体系。苯环上的取代基，包括给电子及吸电子的、单取代及多取代的以及位阻较大的均能很好地兼容。此外，共轭烯炔、共轭双烯、1,2-二取代烯烃以及1,1-二取代烯烃也能以中等的收率得到相应产物。当醇羟基存在于底物中时，如底物2m，得到的产物为1,2-anti 双取代四氢呋喃3m。当甲醇替换为取代的伯醇或者仲醇时，该反应可以良好的产率得到烯烃的烷基化-醚化产物。当甲醇替换为纯水时，苯乙烯类底物可以直接制备得到苄醇(图2)。

图2. 底物的普适性研究

为了更深入地研究反应的适用性，雌酮衍生物1r和1s用来进行天然产物衍生物的后期修饰。研究发现，产物醚3r和3s均能得到良好的收率（图3）。

图3. 天然产物的后期修饰

基于实验结果，作者提出了如下可能的机理（图4）：三价铁还原得到活性催化剂二价铁物种A，随后发生烷基过氧酯裂解，得到烷基自由基以及一分子二氧化碳；同时，二价铁物种被氧化成三价铁物种B；烷基自由基与苯乙烯反应得到苄基自由基C，随后被铁物种B氧化成苄基碳正离子D；二价铁完成催化循环得到活性铁物种A；随后，醇对苄基碳正离子D亲核进攻得到目标烷基-醚产物。

图4. 反应可能的机理

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，由中科院福建物质结构所的硕士生简武军和葛亮研究实习员共同完成。

该论文作者为：Wujun Jian, Liang Ge, Yihang Jiao, Bo Qian, Prof. Dr. Hongli Bao

Iron-Catalyzed Decarboxylative Alkyl Etherification of Vinylarenes with Aliphatic Acids as the Alkyl Source

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 3650, DOI: 10.1002/anie.201612365

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