温和条件下[1.1.1]螺桨烷与环状醛亚胺和叠氮三甲基硅烷(TMSN3)的直接1,3-叠氮杂芳基化

doi:10.6023/cjoc202504022

摘要/Abstract

提出了一种用环状醛亚胺和叠氮三甲基硅烷(TMSN₃)对[1.1.1]螺桨烷进行1,3-叠氮杂芳基化的实用方法. 在标准条件下, 可以以中等至良好的产率合成1-叠氮基-3-杂芳基双环[1.1.1]戊烷(BCPs). 该方法的通用性通过其对药物相关分子的大规模合成、产品衍生化和后期功能化的适用性得到进一步证实. 机理研究表明, 该过程是由单电子转移(SET)机制进行的.

关键词: 杂芳烃, [1.1.1]螺浆烷, 双环[1.1.1]戊烷(BCP), 氧化剂, 双官能化

A practical method for the 1,3-azidoheteroarylation of [1.1.1]propellane with cyclic aldimines and azidotrimethylsilane (TMSN₃) is presented. A broad spectrum of 1-azido-3-heteroaryl bicyclo[1.1.1]pentanes (BCPs) can be synthesized in moderate-to-good yields under standard conditions. The versatility of this method is further confirmed by its applicability to large-scale synthesis, product derivatizations, and late-stage functionalization of pharmaceutically relevant molecules. Mechanistic studies reveal that a radical relay mechanism initiated by a single-electron transfer (SET) process is operational.

Key words: heteroarene, [1.1.1]propellane, bicyclo[1.1.1]pentane (BCP), oxidant, difunctionalization

引用此文

王羽欣, 张景怡, 王怡博, 曹彬烨, 王新嫦, 沈佳斌, 高一涵, 李万梅. 温和条件下[1.1.1]螺桨烷与环状醛亚胺和叠氮三甲基硅烷(TMSN₃)的直接1,3-叠氮杂芳基化[J]. 有机化学, 2025, 45(10): 3797-3806.

Yuxin Wang, Jingyi Zhang, Yibo Wang, Binye Cao, Xinchang Wang, Jiabin Shen, Yihan Gao, Wanmei Li. Direct 1,3-Azidoheteroarylation of [1.1.1]Propellane with Cyclic Aldimines and Azidotrimethylsilane (TMSN₃) under Mild Conditions[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2025, 45(10): 3797-3806.

导出引用 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

分享此文

图/表 6

参考文献 17

[1]	Guo, Y.-Y.; Luo, J.; Tan, S.-W.; Otieno, B.-O.; Zhang, Z.-P. Eur. J. Pharm. Sci. 2013, 49, 175.
[2]	Guin, S.; Majee, D.; Samanta, S. Chem. Commun. 2021, 57, 9010.
[3]	(a) Li, Y.-T.; Shi, H. Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 108650. pmid: 33074678
	(b) Jethava, K. P.; Fine, J.; Chen, Y.-Q.; Hossain; A.; Chopra, G. Org. Lett. 2020, 22, 8480. doi: 10.1021/acs.orglett.0c03083 pmid: 33074678
[4]	(a) Xia, A.-J.; Kang, T.-R.; He, L. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 1441.
	(b) Yang, Z.-L.; Yu, H.; Zhang, L.; Wei, H.; Xiao, Y.-M.; Chen, L.-Z.; Guo, H.-C. Chem.-Asian J. 2014, 9, 313.
[5]	(a) Liu, M.-Y.; Jiang, J.; Ji, H.-T.; Wang, K.-L.; Huang, X.-J.; Wu, C.; He, W.-M. J. Catal. 2024, 434, 115509.
	(b) Lu, Y.-H.; Wu, C.; Hou, J.-C.; Wu, Z.-L.; Zhou, M.-H.; Huang, X.-J.; He, W.-M. ACS Catal. 2023, 13, 13071.
	(c) Shi, A.; Sun, K.; Chen, X.-L.; Qu, L.-B.; Zhao, Y.-F.; Yu, B. Org. Lett. 2022, 24, 299.
[6]	(a) Ji, H.-T.; Lu, Y.-H.; Liu, Y.-T.; Huang, Y.-L.; Tian, J.-F.; Liu, F.; Zeng, Y.-Y.; Yang, H.-Y.; Zhang, Y.-H.; He, W.-M. Chin. Chem. Lett. 2025, 36, 110568.
	(b) Wu, C.-L.; Wu, S.-J.; Huang, Q.-F.; Sun, K.; Huang, X.-Q.; Wang, J.-J.; Yu, B. Chin. Chem. Lett. 2025, 36, 110250.
	(c) Wang, J.-J.; Li, F.; Liu, K.; Li, C.; Cao, S.; Wu, Y.-X.; Yuan, Y.-J.; Teng, F.; Wang, T.; Zhou, Y. Green Synth. Catal. 2024, 5, 315.
	(d) Wang, H.-X.; Li, Z.-H.; Li, W.-W.; Qu, G.-R.; Yang, Q.-L.; Guo, H.-M. Green Chem. 2022, 24, 8377.
	(e) Wang, J.-J.; Liu, X.; Wu, Z.-Y.; Li, F.; Qin, T.-T.; Zhang, S.-Y.; Kong, W.-G.; Liu, L.-T. Chin. Chem. Lett. 2021, 32, 2777.
[7]	Bauer, M. R.; Fruscia, P. D.; Lucas, S. C. C.; Michaelides, I. N.; Nelson, J. E.; Storer, R. I.; Whitehurst, B. C. RSC Med. Chem. 2021, 12, 448.
[8]	(a) Auberson, Y. P.; Brocklehurst, C.; Furegati, M.; Fessard, T. C.; Koch, G.; Decker, A.; Vecchia, L. La; Briard, E. ChemMedChem 2017, 12, 590. doi: 10.1002/cmdc.201700082 pmid: 28319646
	(b) Measom, N. D.; Down, K. D.; Hirst, D. J.; Jamieson, C.; Manas, E. S.; Patel, V. K.; Somers, D. O. ACS Med. Chem. Lett. 2017, 8, 43. pmid: 28319646
	(c) Goh, Y. L.; Cui, Y. T.; Pendharkar, V.; Adsool, V. A. ACS Med. Chem. Lett. 2017, 8, 516. pmid: 28319646
[9]	Westphal, M. V.; Wolfstädter, B. T.; Plancher, J.-M.; Gatfield, J.; Carreira, E. M. ChemMedChem 2015, 10, 461.
[10]	(a) Zheng, K.; Chen, C.; Wang, Y.; Xu, H.; Ge, K.; Shen, C. Org. Lett. 2025, 27, 4747.
	(b) Lv, Y.-F.; Ding, H.-Y.; You, J.-M.; Wei, W.; Yi, D. Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 109107.
	(c) Srinivasu, V.; Das, D.; Chandu, P.; K. Ghosh, G.; Sureshkumar, D. Org. Lett. 2023, 25, 5308.
[11]	(a) Chhen, B.; Xu, J.; Wang, Z.; Yang, L.; Liu, Q.; Zhang, P. Green Chem. 2025, 27, 10656.
	(b) Ji, H.; Wang, K.; Ouyang, W.; Luo, Q.; Lia, H.; He, W. Green Chem. 2023, 25, 7983.
	(c) Hou, J., Jiang, J., Dai, H.; Wang, J.; Li, T.; Chen, X.; He, W. Sci. China: Chem. 2025, 68, 1945.
	(d) Yi, R.-N.; He, W.-M. Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 110115.
	(e) Bao, G.; Wang, Y.; Xu, W. Org. Lett., 2024, 26, 9210.
	(f) Xiao, Y.; Dong, J.; Wang, Y. Org. Lett., 2024, 26, 7026.
	(g) Wang, K.; Cheng, B.; König, B. Org. Lett., 2024, 26, 6889.
	(h) Li, L.; Pang, Q.; Chen, B. Org. Lett. 2024, 26, 7060.
[12]	(a) Zhou, T.; Zhou, J.; Liu, Y. Chin. Chem. Lett. 2024, 35, 109683.
	(b) Ju, G.; Zhou, G.; Zhao, Y. Chin. J. Org. Chem. 2024, 44, 1327 (in Chinese).
	(鞠国栋, 周冠宇, 赵应声, 有机化学, 2024, 44, 1327.) doi: 10.6023/cjoc202307015
	(c) Wang, Z.; Gan, L.; Song, Z.; Liu, Y.; Wan, J. Chin. J. Chem. 2024, 42, 3041.
	(d) Zhang, Y.; Tan H.; Liu W. RSC Adv. 2017, 7, 54017.
	(e) Zhang, Y.; Liu, H.; He, H.; Zou, B.; Zhai, Z.; Yu, T.; Osuka, A.; Jiang, H. Eur. J. Org. Chem. 2023,26, e202300666.
	(f) Rigoulet, F.; Artigas, A.; Ferdi, N.; Giorgi M. Org. Chem. Front. 2023, 10, 5902.
	(g) Murai, K.; Kobayashi, T.; Miyoshi, M. Org. Lett. 2018, 20, 2333.
[13]	(a) Chen, M.-S.; Cui, Y.; Chen, X.-P.; Shang R.; Zhang, X.-H. Nat. Commun. 2024, 15, 419.
	(b) Yi, L.; Kong, D.; Kale, A. P.; Maity, B.; Yue, H.; Gizatullin, A.; Alshehri, R. A.; Kancherla, R.; Cavallo, L.; Rueping, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2024,63, e202411961.
	(c) Feng, X.-T.; Min, Q.-Q.; Zeng, X.; Zhao, H.-Y.; Zhang, X. ACS Catal. 2024, 14, 5879.
	(d) Dang, X.-B.; Li, Z.-X.; Shang, J.-L.; Zhang, C.-Y.; Wang, C.; Xu, Z.-Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2024,63, e202400494.
	(e) Li, F.; Liao, H.-J.; Dong, J.-Y.; Xiong, W.-K.; Yan, Y.-G.; Li G.; Xue, D. Green Chem. 2024, 26, 5531.
	(f) Shen, J.; Yang, L.; Ge, K.; Xu, H.; Shen, C. Org. Lett. 2025, 27, 6179.
	(g) Hou, H.; Guo, S.-K.; Shen, X.-Y.; Chen, C.-J.; Chen, X.-Y.; Yu, H.-G.; Han, Y.; Sun, Q.; Zhu, S.-Q. Org. Lett. 2024, 26, 7769.
	(h) Xu, J.; Hong, Y.; Xu, R.-Y.; Wang, Y.-X.; Guo, Y.-R.; Shen, J.-B.; Zhao, Y.-X.; Li, W.-M. Org. Chem. Front. 2024, 11, 6166.
	(i) Pickford, H. D.; Ripenko, V.; McNamee, R. E.; Holovchuk, S.; Thompson, A. L.; Smith, R. C.; Mykhailiuk, P. K.; Anderson, E. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2023,62, e202213508.
	(j) Zeng, Q.; Shi, W.; Kleij, A. W. JACS Au 2025, 5, 913.
[14]	(a) Dong, W.-Z.; Yen-Pon, E.; Li, L.-B.; Bhattacharjee, A.; Jolit A.; Molander, G.A. Nat. Chem. 2022, 14, 1068. pmid: 34161076
	(b) Wu, Z.; Xu, Y.-H.; Zhang, H.-H.; Wu, X.-X.; Zhu, C. Chem. Commun. 2021, 57, 6066. pmid: 34161076
	(c) Shin, S.; Lee, S.; Choi, W.; Kim, N.; Hong, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 7873. pmid: 34161076
	(d) Pickford, H. D.; Nugent, J.; Owen, B.; Mousseau, J. J.; Smith, R. C.; Anderson, E. A. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 9729. doi: 10.1021/jacs.1c04180 pmid: 34161076
	(e) Han, H.; Zhu, B.-B.; Du, X.-F.; Zhu, Y.; Yu, C.-M.; Jiang, X.-P. Green Chem. 2021, 23, 10132. pmid: 34161076
	(f) Zhang, X.; Smith, R. T.; Le, C.; McCarver, S. J.; Shireman, B. T.; Carruthers, N. I.; MacMillan, D. W. C. Nature 2020, 580, 220. pmid: 34161076
	(g) Kanazawa, J.; Maeda K.; Uchiyama, M. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17791. pmid: 34161076
	(h) Pandit, S.; Ritter, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2025,64, e202506785. pmid: 34161076
	(i) Burton, K.; MacMillan, D. Chem 2025, 11, 102537. pmid: 34161076
	(j) Tian, D.; Pan, Y.; Zhao, X.; Yin, Y.; Jiang, Z. J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 12410. pmid: 34161076
[15]	(a) Gianatassio, R.; Lopchuk, J. M.; Wang, J.; Pan, C.-M.; Malins, L. R.; Prieto, L.; Brandt, T. A.; Collins, M. R.; Gallego, G. M.; Sach, N. W.; Spangler, J. E.; Zhu, H.; Zhu, J.; Baran, P.S. Science 2016, 351, 241. doi: 10.1126/science.aad6252 pmid: 26816372
	(b) Schwärzer, K.; Zipse, H.; Karaghiosoff K.; Knochel, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 20235. pmid: 26816372
	(c) Makarov, I. S.; Brocklehurst, C. E.; Karaghiosoff, K.; Koch G.; Knochel, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 12774. pmid: 26816372
	(d) Trongsiriwat, N.; Pu, Y.; Nieves-Quinones, Y.; Shelp, R. A.; Kozlowski, M. C.; Walsh, P. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 13416. pmid: 26816372
	(e) Shelp, R. A.; Ciro, A.; Pu, Y.; Merchant, R. R.; Hughes, J. M. E.; Walsh, P. J. Chem. Sci. 2021, 12, 7066. pmid: 26816372
	(f) Nugent, J.; López-Francés, A.; Sterling, A. J.; Tay, M. Y.; Frank, N.; Mousseau, J.; Duarte F.; Anderson, E. A. Chem. Sci. 2024, 15, 10918. pmid: 26816372
	(g) Wong, M. L. J.; Mousseau, J. J.; Mansfield, S. J.; Anderson, E. A. Org. Lett. 2019, 21, 2408. pmid: 26816372
	(h) Caputo, D. F. J.; Arroniz, C.; Dürr, A. B.; Mousseau, J. J.; Stepan, A. F.; Mansfield, S. J.; Anderson, E. A. Chem. Sci. 2018, 9, 5295. pmid: 26816372
	(i) Yi, R.; He, W. Chin. J. Org. Chem. 2024, 44, 1035 (in Chinese). pmid: 26816372
	(易荣楠, 何卫民, 有机化学, 2024, 44, 1035.) doi: 10.6023/cjoc202400014 pmid: 26816372
	(j) Che, J.; Ding, W.; Zhang, H.; Wang, Y.; Xiang, S.; Tan, B. Nat. Chem. 2025, 17, 393. pmid: 26816372
[16]	(a) Zhu, J.-S.; Hong, Y.; Wang, Y.-X.; Guo, Y.-R.; Zhang, Y.-R.; Ni, Z.-G.; Li, W.-M.; Xu, J. ACS Catal. 2024, 14, 6247.
	(b) Li, Y.; Xu, J.; Wang, Y.; Xu, R.; Zhao, Y.; Li, W. J. Org. Chem. 2025, 90, 1683.
	(c) Xu, J.; Zhang, Y.; Xu, R.; Wang, Y.; Shen, J.; Li, W. Org. Chem. Front. 2024, 11, 5122.
[17]	(a) Shen, J.-B.; Xu, J.; Huang, L.; Zhu, Q.; Zhang, P.-F. Adv. Synth. Catal. 2020, 362, 230.
	(b) Hong, Y.; Xu, J.; Chen, A.; Du, Y.; Wang, G.; Shen, J.; Zhang, P. Org. Lett. 2025, 27, 2526.
	(b) Song, H.-Y.; Xiao, F.; Jiang, J.; Wu, C.; Ji, H.-T.; Lu, Y.-H.; Wang, K.-L.; He, W.-M. Chin. Chem. Lett. 2023, 34, 108509.
	(d) Yi, H.; Zhang, G.-T.; Wang, H.-M.; Huang, Z.-Y.; Wang, J.; Singh, A. K.; Lei, A. Chem. Rev. 2017, 117, 9016.
	(e) Zheng, K.; Wang, Z.; Wang, Y.; Chen, C.; Shen, C. Adv. Synth. Catal. 2025,367, e202500018.

Entry	Oxidant	Solvent	Yield^b/%
1	PIDA	MeCN	40
2	PIFA	MeCN	18
3	m-CPBA	MeCN	0
4	H₂O₂	MeCN	0
5	—	MeCN	0
6	PIDA	DMSO	67
7	PIDA	NMP	36
8	PIDA	DMF	72
9	PIDA	EA	20
10	PIDA	MeOH	Trace
11	PIDA	DCM	25
12^c	PIDA	DMF	70
13^d	PIDA	DMF	38
14^e	PIDA	DMF	0
14^f	PIDA	DMF	61
15^g^,^h^,ⁱ	PIDA	DMF	60, 62, 65

Entry	Oxidant	Solvent	Yield^b/%
1	PIDA	MeCN	40
2	PIFA	MeCN	18
3	m-CPBA	MeCN	0
4	H₂O₂	MeCN	0
5	—	MeCN	0
6	PIDA	DMSO	67
7	PIDA	NMP	36
8	PIDA	DMF	72
9	PIDA	EA	20
10	PIDA	MeOH	Trace
11	PIDA	DCM	25
12^c	PIDA	DMF	70
13^d	PIDA	DMF	38
14^e	PIDA	DMF	0
14^f	PIDA	DMF	61
15^g^,^h^,ⁱ	PIDA	DMF	60, 62, 65

温和条件下[1.1.1]螺桨烷与环状醛亚胺和叠氮三甲基硅烷(TMSN₃)的直接1,3-叠氮杂芳基化

Direct 1,3-Azidoheteroarylation of [1.1.1]Propellane with Cyclic Aldimines and Azidotrimethylsilane (TMSN₃) under Mild Conditions

RichHTML

PDF

补充材料

可视化

摘要/Abstract

引用此文

分享此文

图/表 6

参考文献 17

相关文章 15

编辑推荐

相关统计

本文评价

[1]	陈明, 张敬. 芳基羧酸无痕导向官能化反应的研究进展[J]. 有机化学, 2025, 45(8): 2660-2676.
[2]	李梦倩, 吕喆, 王少君, 韩宇轩, 崔秀灵. 可见光引发炔烃双官能化反应构筑菲类化合物[J]. 有机化学, 2025, 45(2): 686-693.
[3]	张雅芳, 黄轩, 林琪, 钟海琼, 翁志强, 吴伟. 噻唑类化合物的合成研究进展[J]. 有机化学, 2024, 44(5): 1458-1479.
[4]	马佳敏, 李姣兄, 孟千森, 曾祥华. 炔烃的自由基砜基化反应研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 2040-2052.
[5]	邵梓萌, 王原辉, 王海滢, 崔培培, 刘旭光. 呜拉嗪及其衍生物的合成研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(11): 3679-3694.
[6]	徐晓阳, 刘美艳, 李成龙, 吴晓明, 刘旭光. 1,4-硼氮杂芳烃在中国的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(11): 3826-3843.
[7]	石云, 肖婷, 夏冬, 杨文超. 三氟甲硫基自由基引发不饱和烃的串联反应[J]. 有机化学, 2022, 42(9): 2715-2727.
[8]	尹艳丽, 赵筱薇, 江智勇. 可见光不对称催化合成手性氮杂芳烃衍生物[J]. 有机化学, 2022, 42(6): 1609-1625.
[9]	徐东平, 黄飞, 汤琳, 张新明, 张武. 可见光诱导杂芳烃与脂肪醇的羟烷基化反应[J]. 有机化学, 2022, 42(5): 1493-1500.
[10]	王玉斌, 郭成, 陶晟, 刘纪昌, 赵基钢, 刘宁, 代斌. 碱性调控的选择性: 通过N-烷基-N-(2-(吡啶-2-基氨基)苯基)甲酰胺合成苯并咪唑酮和苯二氮䓬类化合物[J]. 有机化学, 2022, 42(4): 1146-1162.
[11]	王弯弯, 张明明, 杨文超, 杨小虎. 吲哚氮杂环作为自由基受体在串联环化反应中的研究进展[J]. 有机化学, 2022, 42(1): 75-84.
[12]	杨晨, 贾雪锋. 铜催化硼试剂参与的烯烃多组分双官能化研究进展[J]. 有机化学, 2021, 41(6): 2280-2289.
[13]	庄伟辉, 张晓凤, 黄秋锋. 氧气为唯一氧化剂的交叉脱氢偶联反应研究进展[J]. 有机化学, 2021, 41(2): 529-542.
[14]	张帆, 侯慧青, 许秀枝, 陈志涛, 柯方. 水相中可见光下苯甲醇氧化合成喹唑啉酮衍生物的研究[J]. 有机化学, 2021, 41(2): 833-841.
[15]	宋蒙蒙, 张志国, 郑丹, 李祥, 梁蕊, 赵旭娜, 时蕾, 张贵生. 高价碘试剂促进的N-芳基磺酰胺类化合物脱芳基反应[J]. 有机化学, 2020, 40(8): 2433-2441.