本文描述了在醋酸烯丙酯存在下，利用钌催化剂对缺电子烯烃进行烯基化反应的方法。该方法以氨基甲酰基作为导向基团，无需外加氧化剂，具有高效性以及良好的立体选择性和区域选择性，为合成(Z,E)-丁二烯骨架提供了一条新颖的合成途径。
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本文内容
摘要
摘要
两种烯烃之间的直接交叉偶联 通过 烯基C-H键活化是合成具有高原子和步骤经济性的丁二烯的高效策略。然而，由于目前可用的导向基团仍有限，这类官能团导向的交叉偶联反应尚未得到充分发展。特别是通常需要化学计量的氧化剂，导致产生大量废弃物。基于我们对新型1,3-丁二烯合成方法的兴趣，本文报道了在无外源氧化剂条件下，采用烯丙基乙酸酯实现钌催化的缺电子烯烃的烯基化反应。以2-苯基丙烯酰胺与烯丙基乙酸酯的反应作为模型反应，成功以80%的分离产率得到目标二烯产物，并具有良好的立体选择性（Z,E/Z,Z = 88:12) 在最佳条件下：[Ru(p-伞花烃) Cl2]2 (3 mol %) 和 AgSbF6 （20 mol %）在DCE中于110 ºC反应16小时。在获得优化的催化条件后，具有代表性的 α和/或 β-取代的丙烯酰胺均得到研究，无论脂肪族或芳香族基团，所有反应均顺利进行。此外，不同取代基 N取代的丙烯酰胺已被证明是良好的底物。此外，我们考察了不同烯丙基衍生物的反应活性，表明醋酸根中的氧原子与金属的螯合作用对催化过程至关重要。还进行了氘标记实验以探究反应机理。仅 Z在丙烯酰胺上观察到选择性的H/D交换，表明发生了可逆的环金属化事件。此外，在分子间同位素效应研究中观察到3.2的动力学同位素效应（KIE），提示烯烃C-H键金属化步骤可能参与了速率决定步骤。
引言
丁二烯广泛存在，常见于多种天然产物、药物及生物活性分子中1化学家们已投入大量努力，致力于开发一种高效、高选择性且具有实用性的1,3-丁二烯合成方法。2,3. 近年来，两个烯烃之间的直接交叉偶联反应 通过 双乙烯基C-H键活化被开发出来，成为合成丁二烯的一种高效策略，具有高原子经济性和步骤经济性。其中，钯催化的两个烯烃之间的交叉偶联反应备受关注，可提供(E,E)-构型的丁二烯 通过 烯基-Pd 物种4,5例如，Liu 等人通过烯烃与醋酸烯丙酯的直接交叉偶联反应，开发了一种钯催化的丁二烯合成方法（图1 和 公式 3)4与此同时，烯烃之间的官能团导向交叉偶联反应高效地生成了丁二烯Z,E)-立体选择性，这是由于烯烃C-H键的环金属化反应所致，代表了一种互补的方法6迄今为止，一些导向基团（如烯醇盐、酰胺、酯和磷酸盐）已成功应用于烯烃之间的交叉偶联反应，从而合成出一系列具有价值且带有官....
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方案
注意：使用前请查阅所有相关的材料安全数据表（MSDS）。所有交叉偶联反应均应在密封的氩气氛围（1 atm）下于小瓶中进行。
1. 通过丙烯酰胺与烯丙基乙酸酯的烯化反应制备丁二烯
- 在120 °C的烘箱中将带螺口盖的样品瓶（8 mL）与一个兼容的磁力搅拌子一同干燥超过2小时。使用前，用惰性气体吹扫加热后的样品瓶，使其冷却至室温。
- 使用分析天平称取3.7 mg（约3 mol %，约0.005 mmol）[Ru(p-对异丙基甲苯)Cl2]2 （棕色粉末）和 13.7 mg（20 mol%，0.04 mmol）的 AgSbF6 （白色固体）加入上述反应小瓶中。
注意：由于这是一种新方法，为减少废物产生并验证概念，交叉偶联反应已在小规模下进行。AgSbF6 用作添加剂，可夺取氯离子生成阳离子型钌配合物，从而实现亲电性碳氢键活化13. 其他银盐，例如 Ag2CO3，也已进行测试，但未检测到产物。催化剂（[Ru(p-伞花烃)Cl2]2) 准确性不高，范围在 3.4-3.9 mg 之间。 - 向反应小瓶中加入1 mL干燥的1,2-二氯乙烷。
注意：溶剂....
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结果
我们的研究重点是利用丙烯酰胺和醋酸烯丙酯制备1,3-丁二烯。
表1 说明了条件优化过程，包括筛选多种添加剂和溶剂，使用[Ru(p-对异丙基甲苯)Cl2]2 作为催化剂。在筛选了一系列代表性溶剂后，我们欣喜地发现，产物收率显著提高至80%，且具有良好的选择性（Z,E/Z,Z = 88:12）。该 顺式-结构通过NOESY核磁共振分析得以确认，表明酰胺基团在催化循环中引导了碳-碳键的形成步骤。 Z,E/Z,Z 比率通过积分确定 1氢核磁共振（1H NMR）。当反应在1,2-二氯乙烷中进行时，仅得到痕量的烯丙基化产物 4a (3a/4a = 95:5) .......
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讨论
[Ru(p-cymene)Cl2]2 是一种廉价、易得、对空气稳定且具有高活性的钌基催化剂，对多种官能团具有良好的耐受性，可在温和的反应条件下高效实现C-H/C-H偶联，生成丁二烯类产物。银盐 AgSbF6 用作添加剂，可能通过攫取 [Ru(p-cymene)Cl2]2 中的氯离子，生成阳离子型钌配合物，从而促进后续的C-H键活化。然而，该交叉偶联反应仅适用于 α-取代和 α,β-二取代的丙烯酰胺。我们还测试了其他一些丙烯酰胺，例如伯甲基丙烯酰胺和 N-苄基甲基丙烯酰胺，但二者均未得到产物。此外，β-取代的丙烯酰胺（如巴豆酰胺）以及无任何取代基的普通丙烯酰胺即使在升高温度的条件下也未表现出任何反应活性。此外，烯丙基乙酸酯被证明是最佳的偶联组分。我们仅展示了该反应可放大至克级规模（0.5 g 的 1a），分离收率为 62%，立体选择性良好（Z,Z/Z,E = 87/13）。.......
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披露
我们衷心感谢国家自然科学基金委员会（NSFC）（项目编号：21502037、21373073 和 21672048）、浙江省自然科学基金（ZJNSF）（项目编号：LY15B020008）、高等学校学科创新引智计划（PCSIRT）（项目编号：IRT 1231）以及杭州师范大学提供的经费支持。G. Z. 感谢中国浙江省授予的钱江学者奖励计划。
致谢
作者无任何利益冲突需要披露。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 乙酸烯丙酯 | TCI | A0020 | >98.0%(GC)，25 mL 包装 |
| 二氯(对伞花烃)钌(II)二聚体 | TCI | D2751 | >95.0%(T)，5 g 包装 |
| 六氟锑酸银 | TCI | S0463 | >97.0%(T)， 5 g 包装 |
| 1,2-二氯乙烷 | TCI | D0364 | >99.5%(GC)，500 g 包装 |
| 旋转蒸发仪 | EYELA | N-1200A | 用于去除溶剂 |
| 硅胶 | Merck | 107734 | 硅胶 60（0.063–0.2 mm），用于柱层析 |
参考文献
- Negishi, E., et al. Recent Advances in Efficient and Selective Synthesis of Di-, Tri-, and Tetrasubstituted Alkenes via Pd-Catalyzed Alkenylation-Carbonyl Olefination Synergy. Acc Chem Res. 41 (11), 1474-1485 (2008).
- Maryanoff, B. E., Reitz, A. B. The Wittig olefination reaction and modificati....
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