化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (5): 479-487.DOI: 10.6023/A25030099 上一篇 下一篇
研究论文
刘珊珊a,*(
), 董微微a, 李珍珍a, 张瑶瑶a, 李超b, 焦林郁c,*(
)
投稿日期:2025-04-01
发布日期:2025-04-28
基金资助:
Shanshan Liua,*(
), Weiwei Donga, Zhenzhen Lia, Yaoyao Zhanga, Chao Lib, Linyu Jiaoc,*(
)
Received:2025-04-01
Published:2025-04-28
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α-羟基酯作为结构可控的碳合成子, 通过离子液体对其反应性的功能性调控, 可以用于一系列N-杂环分子的制备. 具体而言, 含有磺酸官能团的离子液体可以有效催化α-羟基酯与芳香胺的脱氢和脱羧环化反应. 相比之下, 对于羧酸基团取代的离子液体, 许多带有季碳中心的环胺类结构是通过脱氢环化反应制备的, 而其中的脱羧反应通常都会受到抑制. 本研究通过功能化离子液体调控的α-羟基酯的串联脱氢环化反应实现了生物质基N-杂环的可控制备, 所述方案具有转化多样、原料可再生、催化体系绿色且可循环、产物选择性高、底物范围广以及易于放大等诸多优点. 反应机理研究表明, 体系中的氢键效应、阴离子和阳离子的协同性以及酸性官能团等多种作用的结合在促进脱氢、环化以及脱羧过程中表现出多重作用. 尤其重要的是, 两类催化剂的酸性差异是影响产物选择性的首要因素.
刘珊珊, 董微微, 李珍珍, 张瑶瑶, 李超, 焦林郁. 离子液体调控的串联脱氢环化反应多样性合成生物质基氮杂环[J]. 化学学报, 2025, 83(5): 479-487.
Shanshan Liu, Weiwei Dong, Zhenzhen Li, Yaoyao Zhang, Chao Li, Linyu Jiao. Ionic Liquids Controlled Switchable Synthesis of Diverse Bio-Based N-Heterocycles via Tandem Dehydrogenative Cyclization[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(5): 479-487.
| Entry | Acid (equiv.) | Yield 3aa/% | Yield 4aa/% |
|---|---|---|---|
| 1 | AcOH (1) | 18 | 14 |
| 2 | [BSO3mim]OTf (0.5) | 20 | 40 |
| 3 | [HO2CMemim]OTf (0.5) | 77 | — |
| 4 | [Hemim]OTf (0.5) | 68 | — |
| 5 | Cat-1 (0.5) | — | 56 |
| 6 | Cat-2 (0.5) | 11 | 64 |
| 7 | Cat-3 (0.5) | 7 | 68 |
| 8 | Cat-4 (0.5) | 7 | 76 |
| 9 | Cat-5 (0.5) | 13 | 70 |
| 10 | Cat-6 (0.5) | 9 | 74 |
| 11 | Cat-7 (0.5) | — | 88 |
| 12 | Cat-8 (0.5) | — | 90b |
| 13 | Cat-8 (0.3) | — | 88b (74b,c) |
| 14 | [HO2CMemim]OTf (0.5) | 75 (64c) | — |
| 15 | [HO2CMemim]OAc (0.5) | 71 | — |
| 16 | [HO2CMemim]OTf (0.5) | 72d | 11 |
| 17 | PivOH (1) | 20 | 25 |
| 18 | TsOH (1) | — | 40 |
| Entry | Acid (equiv.) | Yield 3aa/% | Yield 4aa/% |
|---|---|---|---|
| 1 | AcOH (1) | 18 | 14 |
| 2 | [BSO3mim]OTf (0.5) | 20 | 40 |
| 3 | [HO2CMemim]OTf (0.5) | 77 | — |
| 4 | [Hemim]OTf (0.5) | 68 | — |
| 5 | Cat-1 (0.5) | — | 56 |
| 6 | Cat-2 (0.5) | 11 | 64 |
| 7 | Cat-3 (0.5) | 7 | 68 |
| 8 | Cat-4 (0.5) | 7 | 76 |
| 9 | Cat-5 (0.5) | 13 | 70 |
| 10 | Cat-6 (0.5) | 9 | 74 |
| 11 | Cat-7 (0.5) | — | 88 |
| 12 | Cat-8 (0.5) | — | 90b |
| 13 | Cat-8 (0.3) | — | 88b (74b,c) |
| 14 | [HO2CMemim]OTf (0.5) | 75 (64c) | — |
| 15 | [HO2CMemim]OAc (0.5) | 71 | — |
| 16 | [HO2CMemim]OTf (0.5) | 72d | 11 |
| 17 | PivOH (1) | 20 | 25 |
| 18 | TsOH (1) | — | 40 |
| Entry | Sample | Amax | [I]/% | [IH+]/% | [I]/[IH+] | H0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4-Nitroaniline | 1.643 | 100 | 0 | — | — |
| 2 | Cat-5 | 0.975 | 59.34 | 40.66 | 1.46 | 1.15 |
| 3 | Cat-8 | 0.875 | 53.25 | 46.75 | 1.14 | 1.05 |
| 4 | Cat-9 | 0.941 | 57.27 | 42.73 | 1.34 | 1.12 |
| 5 | [HO2CMemim]OTf | 1.078 | 65.61 | 34.39 | 1.91 | 1.27 |
| 6 | [Hemim]OTf | 1.459 | 88.80 | 11.20 | 7.93 | 1.89 |
| 7 | [BSO3mim]OTf | 1.087 | 66.15 | 33.85 | 1.95 | 1.28 |
| Entry | Sample | Amax | [I]/% | [IH+]/% | [I]/[IH+] | H0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4-Nitroaniline | 1.643 | 100 | 0 | — | — |
| 2 | Cat-5 | 0.975 | 59.34 | 40.66 | 1.46 | 1.15 |
| 3 | Cat-8 | 0.875 | 53.25 | 46.75 | 1.14 | 1.05 |
| 4 | Cat-9 | 0.941 | 57.27 | 42.73 | 1.34 | 1.12 |
| 5 | [HO2CMemim]OTf | 1.078 | 65.61 | 34.39 | 1.91 | 1.27 |
| 6 | [Hemim]OTf | 1.459 | 88.80 | 11.20 | 7.93 | 1.89 |
| 7 | [BSO3mim]OTf | 1.087 | 66.15 | 33.85 | 1.95 | 1.28 |
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(a)
pmid: 31039284 |
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(b)
doi: 10.1002/cssc.201900928 pmid: 31039284 |
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(杨帆, 方婷, 杨桂春, 高梦, 有机化学, 2024, 44, 1021).
doi: 10.6023/cjoc202307002 |
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(e)
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(罗江浩, 马浩文, 张杰豪, 周伟, 蔡倩, 化学学报, 2023, 81, 898).
doi: 10.6023/A23040164 |
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| [7] |
(a)
doi: 10.1021/acscatal.7b03843 pmid: 29527403 |
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(b)
pmid: 29527403 |
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| [8] |
(a)
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(b)
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| [9] |
doi: 10.1038/s41467-020-18532-3 pmid: 32994420 |
| [10] |
(a)
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(b)
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(c)
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(谭芳芳, 史孟欣, 张文敏, 李洋, 有机化学, 2025, 10.6023/cjoc202408018).
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(a)
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(b)
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| [13] |
(a)
pmid: 28266216 |
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(b)
doi: 10.1021/acs.chemrev.6b00516 pmid: 28266216 |
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(c)
pmid: 28266216 |
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(d)
pmid: 28266216 |
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| [14] |
(a)
doi: 10.1021/acs.joc.8b02509 pmid: 30511574 |
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(b)
pmid: 30511574 |
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(c)
pmid: 30511574 |
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(d)
pmid: 30511574 |
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(鞠嘉浩, 徐吉磊, 王康军, 黄家辉, 化学学报, 2024, 82, 1216).
doi: 10.6023/A24080246 |
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(d)
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(曾少娟, 孙雪琦, 白银鸽, 白璐, 郑爽, 张香平, 张锁江, 化学学报, 2023, 81, 627).
doi: 10.6023/A23030063 |
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(e)
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(刘思洁, 陆燕玲, 黄家荣, 高梦翘, 龙金星, 李雪辉, 中国科学(化学), 2021, 51, 1382).
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| [18] |
(a)
doi: 10.1021/jm501100b pmid: 25255204 |
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(b)
pmid: 25255204 |
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(赵玉洁, 焦林郁, 有机化学, 2025, 45, 1040).
doi: 10.6023/cjoc202500007 pmid: 25255204 |
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| [19] |
(a)
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(b)
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| [20] |
(a)
pmid: 12720424 |
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(b)
pmid: 12720424 |
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