锰介导的Barton脱羧反应研究
——开题报告
- 论文研究的目的、意义
羧酸广泛存在于自然界，具有廉价易得、稳定性好、易于存储等特点。是化学合成中一类重要的合成原料或中间体。脱羧反应是羧酸化合物重要的一类化学反应，例如经典的Barton脱羧反应，但目前已有的方法存在一定的局限性，用新策略，新方法发展条件温和，适用范围广的脱羧反应是该类反应一个重要的研究方向。本课题用廉价金属锰开发羧酸官能团的脱羧氢化反应，在一定程度生可以解决目前脱羧氢化反应存在的不足。
- 文献调研
上世纪70年代，德里克·巴顿爵士与先灵葆雅的合作彻底扩展了化学的研究。著名的Barton-McCombie脱氧法就是从这个实验中诞生的，它通过自由基反应选择性地去除氨基糖苷中的次级羟基，提高了抗菌活性。随后在类似的利用羧基的自由基反应中努力也产生了同样深远的影响，在1983年巴顿酯的发明使得这类反应的研究价值达到了顶峰。普遍存在的羧酸与吡啶硫酮(从工业原料中很容易得到)结合，可以很方便地得到硫氧肟酸酐。它们经历可见的光致裂解来释放二氧化碳，同时提供烷基自由基，而烷基自由基可以转化为直链淀粉的官能团。还原脱羧与锡氢化物或烷基硫醇和Giese反应与迈克尔受体是两个值得注意的例子。用Barton Qsown的话来说，硫羰基作为一个“学科组”，赋予了该过程的化学选择性和功能基团的兼容性，在过去40年中得到了大量应用。虽然从1988年OkadaQs的工作开始，已经研究了羧酸衍生物的光敏电子转移过程作为巴顿酯的替代品，但这些方法需要专门的设备、昂贵的催化剂和较长的反应时间。尽管存在着无孔化合物的设置(包括脱羧和共轭加成)以及有毒和有气味的还原剂的使用(脱羧)，化学家们仍然对古老的巴顿反应心存感激，这在最近的许多全合成中得到了证明。
巴托纳酯具有氧化还原活性，能够通过热单电子转移(SET)过程很容易地从金属配合物中接受电子。酰胺偶联物中常用的各种活化羧酸盐都具有这种特性，这些统称为氧化还原活性酯(RAEs)，这些化合物可以在廉价的镍或铁催化剂下轻松还原。随后在低温条件下产生的自由基负离子碎片。烷基自由基与氨基中心的结合，通过持久的自由基效应(PRE)，可以实现多种形式的交叉耦合。
锌(0.5 eq)是在脱羧反应中减少NiII物种所必需的，而PhSiH3被发现是最有效的氢源。由THF、DMF和iPrOH组成的三元混合物提供了最高的收率，其中iPrOHis被认为是可以激活硅烷的。1:2的 NiCl2·6H2O和L1的混合物是最佳的催化剂体系。添加tBuSH或LiCl作为添加剂对收率有不良影响。
在没有季铵盐硅烷还原剂的情况下，需要化学计量数量级的锌，Ni(ClO4)2·6H2O在该反应中表现最好，添加路易斯酸、双吡啶配体或其他金属盐均导致产率下降。在这两种转化中，RAE的选择都是至关重要的；而酯类化合物的使用则导致了较低的收率。总的来说，脱羧反应在40摄氏度反应1h就可以完成，而且共轭加成反应在室温下进行得也很顺利。
类似地，共轭加成对两个反应底物要求宽松。带有各种吸电子基团(EWG)的迈克尔受体，如酯类、酮类、砜类和腈类，都显示出良好的反应收率。这些官能团为产品多样化开辟了许多机会。同样值得注意的是，这个加法不受Michael受体上alpha;或beta;取代的阻碍。
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