$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Mikrofale oddziałują z materiałami poprzez przewodnictwo jonowe lub polaryzację dipolarną, zapewniając szybkie i jednorodne ogrzewanie. Reakcje organiczne wspomagane mikrofalami zyskują coraz większą popularność w laboratoriach badawczych po pierwszym raporcie o szybkiej syntezie organicznej w 1986 roku1. Chociaż dokładna natura ogrzewania mikrofalowego nie jest jasna, a istnienie "nietermicznego" efektu mikrofalowego jest nadal przedmiotem dyskusji, zaobserwowano i zgłoszono znaczny wzrost szybkości reakcji organicznych wspomaganych mikrofalami2. Powolne reakcje, które normalnie trwają godziny lub dni, zostały zgłoszone jako zakończone w ciągu kilku minut pod wpływem promieniowania mikrofalowego3,4,5,6. Stwierdzono, że trudne reakcje organiczne, które wymagają wysokiej energii aktywacji, takie jak cyklizacje i budowa miejsc z ograniczeniami sterycznymi, są skuteczne w napromieniowaniu mikrofalowym z lepszą wydajnością reakcji i czystością7. W połączeniu z innymi funkcjami, takimi jak reakcje bezrozpuszczalnikowe i reakcje domina, synteza organiczna wspomagana mikrofalami oferuje niezrównane korzyści w projektowaniu reakcji przyjaznych dla środowiska.
W przeciwieństwie do swojego odpowiednika arylacji, który był szeroko badany, heteroarylacja, szczególnie na α-C(sp3) związków karbonylowych, była rzadko opisywana w literaturze8,9,10. Nieliczne doniesienia literaturowe dotyczące α-heteroarylacji związków karbonylowych miały duże ograniczenia, takie jak stechiometryczna ilość katalizatorów, wąski zakres substratu i izolacja produktów pośrednich reakcji11,12,13. Istnieje kilka wyzwań związanych z bezpośrednią α-heteroarylacją ketonów, które pozostają do rozwiązania, aby uczynić ją ogólnym podejściem. Po pierwsze, heteroatomy mają tendencję do koordynowania się z katalizatorem metalu przejściowego i powodują zatrucie katalizatora14,15. Po drugie, α-H w produkcie mono(hetero)arylacji jest bardziej kwaśny niż te w materiale wyjściowym. W związku z tym ma tendencję do dalszego reagowania, aby wytworzyć niepożądane produkty (bishetero)arylacji lub (multihetero)arylacji. Po trzecie, związki karbonylowe często mają niższy koszt niż związki heteroarylowe, dlatego praktyczne jest użycie nadmiaru związków karbonylowych do doprowadzenia reakcji do końca. Jednak nadmiar związków karbonylowych często powodowałby samokondensację, co jest często spotykanym problemem w katalizowanej metalami przejściowymi α-heteroarylacji związków karbonylowych.
W tym raporcie opisujemy nasze ostatnie badania nad bezpośrednią heteroarylokacją ketonów α-C(sp3) przy użyciu protokołu reakcji wspomaganej mikrofalami. Aby sprostać pierwszemu wyzwaniu, omówionemu powyżej zatruciu katalizatorem, wykorzystano silnie koordynujące i sterycznie utrudnione ligandy w celu zminimalizowania zatrucia katalizatora przez heteroatomy. Spodziewano się również, że masywne ligandy spowolnią reakcje uboczne, takie jak (bishetero)arylacja lub (multihetero)arylacja16,17, drugie wyzwanie wymienione powyżej. Aby zminimalizować efekt trzeciego wyzwania, tworzenia produktów ubocznych samokondensacji ketonów, zastosowano więcej niż 2 równoważniki zasady do przekształcenia ketonów w odpowiadające im enolaty. Długi czas reakcji i wysoka temperatura reakcji, wraz z wyzwaniami związanymi z bezpośrednią heteroarylacją ketonów α-C(sp3), sprawiają, że jest to odpowiedni kandydat do badań nad syntezą organiczną wspomaganą mikrofalami.