酰胺氢协助策略:芳基自由基形成新方法及其应用

基本信息
批准号:21702083
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:梁德强
学科分类:
依托单位:昆明学院
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李艳妮,葛丹丹,程桂广,李芳茹,孔令朋,蒋孟君
关键词:
偶联反应氮自由基芳基自由基自由基化学合成方法学
结项摘要

Aryl radicals could hardly be generated directly from sp2 C-H bonds due to their large bond dissociation energy. Instead, active pre-functionalized arenes generally serve as radical precursors for arene functionalization. Cationic aryl radicals could be formed directly from arenes through single-electron transfer (SET). However, this strategy is limited to certain aromatic ethers, and alkoxy groups are difficult to remove. Recently, we disclosed a novel protocol for aryl radical generation, which is assisted by the removable amide group. The hydrogen abstraction from the amidyl N-H bonds could occur easily, and the resultant anilidyl radicals have resonance structures of N-radicals and C-radicals. The later ones could be captured as well during reaction, accomplishing aromatic C-H functionalization. Such amide-assisted radical strategy, using which might deliver a new class of reactions, might serve as a powerful complement to traditional electrophilic aromatic substitution and modern C-H activation. In this project, a series of radical aromatic C-H functionalization reactions, which are difficult to realize through conventional methods, would be developed via this strategy using anilides as substrates. Specifically, 1) ortho-sulfonylation using sulfonylhydrazides; 2) ortho-cyanoalkylarylation with nitriles; 3) ortho-oxygenation with NHPI or HOBt. Mechanisms of these reactions will be thoroughly investigated by a combination of experimental and DFT theoretical study, providing conclusive evidences for the amide-assisted radical pathway and ruling out the electrophilic aromatic substitution and the C-H activation mechanisms.

芳基自由基一般由预官能团化的活泼芳香前体生成,不能由C-H键直接得到。单电子转移(SET)能够从芳烃直接产生阳离子自由基,但该策略目前主要局限于部分芳香醚,而烷氧基难移除。最近,我们发现了一个全新的芳基自由基生成方法,即引入方便移除的酰胺基团,通过酰胺氮自由基共振得到芳基碳自由基。碳自由基被捕获便能实现芳烃的C-H键官能团化。该酰胺氢协助自由基策略是传统亲电芳香取代和现代C-H键活化反应的有力补充,并将为现代化学补充一类新反应。本项目拟以该策略为研究对象和工具,以酰基苯胺为底物,发展过去难实现的自由基芳烃C-H键官能团化反应。具体包括:1)邻位磺酰化;2)邻位氰烷基化;3)使用NHPI和HOBt的邻位氧合反应;4)在实验基础上,结合理论计算对反应历程进行深入研究,找到酰胺氢协助自由基历程的确切证据,排除亲电芳香取代和C-H键活化等机理。

项目摘要

芳基自由基一般由预官能团化的活泼芳香前体生成,不能由C-H键直接得到。单电子转移(SET)能够从芳烃直接产生阳离子自由基,但该策略此前主要局限于部分芳香醚,而烷氧基难移除。我们发现了一个全新的芳基自由基生成方法,即引入方便移除的酰胺基团,通过酰胺氮自由基共振得到芳基碳自由基,碳自由基被捕获便能实现芳烃的C-H键官能团化。该酰胺氢协助自由基策略是传统亲电芳香取代和现代C-H键活化反应的有力补充,并将为现代化学补充一类新反应。本项目以该策略为研究对象和工具,以酰基苯胺为底物,发展过去难实现的自由基芳烃C-H键官能团化反应,包括硝基化、硒化等,并将研究内容拓展到酰胺基团协助的烯烃双官能团化/环化反应。实验中捕获到了酰胺N-自由基,找到了酰胺氢协助自由基历程的确切证据,排除了亲电芳香取代和C-H键活化等机理。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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