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  图图式1 氮杂卡宾催化/NFSI介导的酰基卡宾中间体的形成

  Figure 图式1. NHC/NFSI catalyzed formation of acyl azolium

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  最近, 我们课题组发现N-氟代双苯磺酰胺(简称NFSI)能够介导饱和酰基卡宾中间体的形成, 同时我们利用该反应成功地实现了羰基α位手性C—F键的构建^[4].为了进一步验证此方法的通用性, 我们设想能否将此方法拓展到合成不饱和酰基卡宾中间体并做进一步的应用(Scheme 1).

  氮杂卡宾由于其在有机合成领域的广泛应用而引起了诸多化学家的研究兴趣^[1].早期, 人们对氮杂卡宾催化的研究主要集中于醛与卡宾反应产生Breslow中间体进而对醛发生极性翻转, 反应类型主要包括安息香缩合反应以及Stetter反应等^[1].随着研究的不断深入, 除了可以对醛发生极性翻转的特性之外, 氮杂卡宾在其他反应性上也显示出了很大的应用潜力.其中研究较为集中的酰基卡宾中间体^[2]自2004年起已陆续引起诸多关注, 这类中间体主要有如下几个方面的应用如:成酯(酰胺)反应, 成环反应以及(动态)动力学拆分等^{[2, 3]}.最常见的得到酰基卡宾中间体的方法有以下几种: (1) 使用酰氟、酯、酸酐作为底物, 经氮杂卡宾亲核进攻后得到^[2a～2f]; (2) 通过在醛类底物中引入活性基团如炔醛、α-卤代醛等^[2g～2s]; (3) 添加外源氧化剂将Breslow中间体氧化得到^[2t～2y].

  叔丁基过氧酯在诸多领域如材料化学、有机化学等均有应用^{[5, 6]}, 常见的合成叔丁基过氧酯的方法主要是以羧酸衍生物(主要是酰氯)为起始原料制备, 而通过有机小分子催化合成叔丁基过氧酯目前则未见报道.本文采用氮杂卡宾作为催化剂, 在NFSI的介导下, 实现以不饱和醛为起始原料合成叔丁基过氧酯以及酰胺.不同电子效应的醛均能取得很好的收率, 当氮杂卡宾催化剂的量降至2 mol%时仍能获得大于80%的收率, 充分显示了该方法的优势.

  1    结果与讨论

  1.1    反应条件的筛选

  接着我们对具有不同结构以及电子效应的氮杂卡宾进行了评估, 当使用二氮唑卡宾催化剂时(表 1, Entry 6), 收率较低, 同时伴随有副产物4的生成(副产物4是醛经过氮杂卡宾进攻后在亲核试剂的共同作用下产生的自氧化还原产物).当使用三氮唑卡宾催化剂时, 除了苯基取代的三氮唑卡宾以外(表 1, Entry 7), 均可以得到较好的收率, 并且当取代芳环为2, 4, 6-三氯苯基时, 收率大于95%(表 1, Entry 11).

  表1 反应条件的优化^a Table1. Optimization of reaction conditions

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  Entry a	Cat.	Oxidant	Base	Solvent	t/h	Yieldb/% of 3a	Yieldc/% of 4a
  1	C4	Phenazine	K2CO3	Toluene	96	＜5c	—
  2	C4	Azobenzene	K2CO3	Toluene	96	＜5c	—
  3	C4	Acridine	K2CO3	Toluene	96	＜5c	—
  4	C4	DQ	K2CO3	Toluene	96	51	—
  5	C4	NFSI	K2CO3	Toluene	96	68	—
  6	B	NFSI	K2CO3	Toluene	48	21	8
  7	C3	NFSI	K2CO3	Toluene	72	28	Trace
  8	C2	NSFI	K2CO3	Toluene	12	90	8
  9	C1	NSFI	K2CO3	Toluene	12	82	13
  10	C4	NFSI	K2CO3	Toluene	48	92	Trace
  11	C5	NFSI	K2CO3	Toluene	12	97	Trace
  12	C5	NSFI	Et3N	Toluene	12	Trace	0
  13	C5	NSFI	DBU	Toluene	12	53	Trace
  14	C5	NSFI	KOtBu	Toluene	12	45	Trace
  15	C5	NSFI	NaCO3	Toluene	48	66	Trace
  16	C5	NSFI	Cs2CO3	Toluene	12	79	Trace
  17	C5	NSFI	K2CO3	DCM	12	85	Trace
  18	C5	NSFI	K2CO3	CHCl3	12	86	Trace
  19	C5	NSFI	K2CO3	Dioxane	48	34	9
  20	C5	NSFI	K2CO3	THF	48	18	Trace
  21d	C5	NSFI	K2CO3	Toluene	12	83	Trace
  a Reaction conditions: A mixture of 1a (0.20 mmol), 2a (0.60 mmol), oxidant (0.24 mmol), catalyst (5 mol%) and base (0.4 mmol) in the solvent (2.0 mL) was stirred at r.t. for 12 h.b Isolated yield.c Determined by crude NMR.d Reaction conditions: 1a (0.40 mmol), 2a (1.20 mmol), NFSI (0.48 mmol), K2CO3 (0.8 mmol), catalyst (2 mol%) in toluene (4.0 mL) was stirred at r.t. for 12 h.

  表1 反应条件的优化^a
  Table1. Optimization of reaction conditions

  在以上得到的最优条件的基础上, 减少催化剂的用量至2 mol%, 反应的收率对比5 mol%时(97%)有所减少, 但仍能得到大于80%的收率.

  在筛选碱的过程中发现, 当使用无机碱K₂CO₃时(表 1, Entry 11), 产率达到最高(大于95%).而当使用Et₃N作碱时(表 1, Entry 12), 则基本没有产物生成.之后对不同极性的溶剂评估发现, 当使用分子中含有氧原子的溶剂如二氧六环、四氢呋喃时(表 1, Entries 19, 20), 效果都不理想, 分别只得到34%和18%的收率.甲苯作溶剂时效果最好(表 1, Entry 11).

  我们采用肉桂醛为模板底物进行反应条件的筛选.首先是考察NFSI与其他卡宾领域常用的氧化剂对收率的影响.结果显示, 当以吖啶、酚嗪、偶氮苯为氧化剂时, 收率较低(表 1, Entries 1～3), 而当以3, 3', 5, 5'-四叔丁基-4, 4'-联苯醌(DQ)作为氧化剂时, 收率可以达到51%(表 1, Entry 4), 当以NFSI为氧化剂时, 收率达到68%(表 1, Entry 5).

  1.2    反应的底物范围

  接着利用前述最优反应条件, 我们对醛底物的适用范围进行评估, 首先是对各种不饱和醛进行评估.研究表明, 此反应对醛具有广泛的适用性.当使用带有吸电子取代基的肉桂醛时(Table 2, Entries 1, 3, 4, 5), 能以大于90%的收率得到目标产物.当使用带有给电子基如2-OMe、4-OMe、4-i-Pr取代的肉桂醛时(Table 2, Entries 2, 6, 7), 收率均大于70%, 而使用富电子的肉桂醛衍生物是(Table 2, Entry 9)可以得到70%的产率.当使用萘环, 蒽环的底物(Table 2, Entries 10, 11)也能保持.此反应同样适用于含有杂环取代的肉桂醛衍生物, 如3-pyridyl取代的底物可以得到大于90的产率(Table 2, Entry 8).由此可以看出, 该反应对于肉桂醛类的底物具有较好的适用范围, 其中以带有吸电子基的底物效果最好.

  当R为芳基时, 该反应同样可以很好地进行.当芳环上带有吸电子基团时(Table 2, Entries 14～16, 20, 21)收率非常好, 当芳环上带有给电子基团时收率略低(Table 2, Entries 13, 18, 19).同时, 杂环类的醛如萘环类、2-furyl以及2-thienyl的醛(Table 2, Entries 22～24)均有较好的收率.可以看出, 该反应对芳香醛以及肉桂醛类的底物均有很好的适用范围.

  表2 叔丁基过氧酯的合成^a Table2. Synthesis of tert-butyl perester

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  Entry	Product	Yield/%b	Entry	Product	Yield/%	Entry	Product	Yield/%
  1		94	2		83	3		92
  4		94	5		91	6		72
  7		84	8		93	9		70
  10		86	11		58	12		89
  13		85	14		92	15		98
  16		99	17		63	18		89
  19		85	20		94	21		86
  22		94	23		85	24		80
  aThe reaction was carried out with aldehyde 1 (0.20 mmol), 2 (0.60 mmol), NFSI (0.24 mmol), K2CO3 (0.4 mmol), NHC (5 mol%) in the toluene (2.0 mL) at r.t. for 24 h. bIsolated yield.

  表2 叔丁基过氧酯的合成^a
  Table2. Synthesis of tert-butyl perester

  1.3    酰胺的合成

  为了测试该反应的普适性, 除了上文采用的过氧叔丁醇以外, 我们还尝试用胺类作为亲核试剂以用于酰胺的合成.关于卡宾氧化催化合成酰胺的尝试我们参照Studer课题组的方法^[7], 即先做成活性酯, 然后再加入胺类进行胺酯交换来反应得到酰胺.我们采用肉桂醛类的底物以及苯甲醛类的底物来进行酰胺的合成, 包括使用一级胺(Table 3, Entries 1～4)或二级胺(Table 3, Entries 5, 6)作为亲核试剂.结果表明, 都可以得到预期的目标产物酰胺, 收率中等.

  表3 酰胺的合成^a Table3. Synthesis of amide

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  Entry	Product	Yield/%b	Entry	Product	Yield/%	Entry	Product	Yield/%
  1		71	2		72	3		81
  4		61	5		54	6		66
  a (1) The reaction was carried out with aldehyde 1 (0.20 mmol), HFIP (1, 1, 1, 3, 3, 3-Hexafluoropropan-2-ol) (0.30 mmol), NFSI (0.24 mmol), K2CO3 (0.4 mmol) and NHC (5 mol%) in the toluene (2.0 mL) at r.t. for 12 h; (2) 0.7 mmol amine was added and the mixture was stirred at r.t.～60 ℃ for 24～72 h. bIsolated yield.

  表3 酰胺的合成^a
  Table3. Synthesis of amide

  1.4    反应机理

  我们假设的反应机理如图 1所示:首先氮杂卡宾进攻不饱和醛生成氧负离子A, 经过质子转移形成B, 也称为Breslow中间体.此时, 羰基碳发生极性翻转并进攻NFSI, 形成四面体结构C.在碱的作用下, C形式上消除一份子HF并形成不饱和酰基离子中间体D, 该中间体被亲核试剂捕获得到目标产物过氧酯.另一条是副反应发生的途径, 即Breslow中间体不与F⁺试剂作用, 而是发生β位质子化, 得到饱和酰基离子中间体F, 最终得到饱和的过氧酯(图 1).

  

  图1 反应机理

  Figure 1. Proposed mechanism

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  2    结论

  我们以氮杂卡宾为催化剂, NFSI为氧化剂实现以醛为底物合成叔丁基过氧酯, 该反应具有条件温和、产率高、底物范围广等优点, 同时这也是首例采用有机小分子催化的方法合成叔丁基过氧酯, 并且当催化剂的量降低至2 mol%时仍有较高的产率(83%), 这也预示该反应的应用潜力.关于使用氮杂卡宾/NFSI催化体系做新颖、高效的反应也将是接下来的研究方向.

  3    实验部分

  3.1    仪器与试剂

  ¹H NMR, ¹³C NMR和¹⁹F NMR在Bruker spectrometers (400 MHz)上测定(内标为TMS, CDCl₃为溶剂). HRMS由Finnigan/MAT 95XL-T型高分辨质谱仪测定.药品和试剂购自百灵威、阿拉丁等公司, 均为分析纯, 未经进一步处理; 柱层析采用300～400目的柱层析硅胶.

  3.2    过氧酯的合成

  (E)-3-(2-甲氧基苯基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3c):黄色油状液体, 收率83%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 8.03 (d, J=16.2 Hz, 1H), 7.49 (d, J=7.6 Hz, 1H), 7.36 (t, J=7.8 Hz, 1H), 7.01～6.84 (m, 2H), 6.51 (d, J=16.2 Hz, 1H), 3.88 (s, 3H), 1.37 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 166.0, 158.7, 141.8, 132.0, 129.5, 123.2, 120.8, 113.8, 111.3, 83.7, 55.6, 26.3. HRMS (ESI) calcd for C₁₄H₁₈O₄Na [M+Na]⁺ 273.1103, found 273.1102.

  糠酸过氧叔丁酯(3y):黄色油状液体, 收率80%.¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.61 (dd, J=1.7, 0.8 Hz, 1H), 7.20 (dd, J=3.5, 0.8 Hz, 1H), 6.53 (dd, J=3.5, 1.7 Hz, 1H), 1.39 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 157.2, 146.9, 141.6, 118.6, 112.0, 84.6, 26.3. HRMS (ESI) calcd for C₉H₁₂O₄Na [M+Na]⁺ 207.0633, found 207.0630.

  (E)-3-(4-氟苯基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3f):浅黄色液体, 收率91%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.72 (d, J=16.0 Hz, 1H), 7.53 (t, J=6.2 Hz, 2H), 7.09 (t, J=8.0 Hz, 2H), 6.33 (d, J=16.0 Hz, 1H), 1.37 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 165.3, 164.2 (d, J=250.4 Hz), 144.9, 130.5 (d, J=3.3 Hz), 130.2 (d, J=8.6 Hz), 116.2 (d, J=21.9 Hz), 113.1 (d, J=2.2 Hz), 83.9, 26.3; ¹⁹F NMR (376 MHz, CDCl₃) δ: －108.8. HRMS (ESI) calcd for C₁₃H₁₅FO₃Na [M+Na]⁺ 261.0903, found 261.0901.

  (E)-3-(吡啶-3-基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3i):黄色油状液体, 收率93%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 8.75 (s, 1H), 8.61 (d, J=4.6 Hz, 1H), 7.84 (d, J=7.4 Hz, 1H), 7.73 (d, J=16.1 Hz, 1H), 7.40～7.28 (m, 1H), 6.47 (d, J=16.1 Hz, 1H), 1.36 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 164.7, 151.5, 149.9, 142.5, 134.5, 129.9, 123.9, 115.6, 84.0, 26.3. HRMS (ESI) calcd for C₁₂H₁₅NO₃Na [M+Na]⁺244.0950, found 244.0947.

  (E)-3-(蒽-9-基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3l):黄色油状液体, 收率58%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 8.73 (d, J=16.2 Hz, 1H), 8.48 (s, 1H), 8.22 (d, J=8.5 Hz, 2H), 8.03 (d, J=8.2 Hz, 2H), 7.56～7.48 (m, 4H), 6.43 (d, J=16.2 Hz, 1H), 1.43 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 164.8, 143.7, 131.4, 129.5, 129.1, 129.0, 128.8, 126.7, 125.6, 125.1, 122.5, 84.0, 26.4. HRMS (ESI) calcd for C₂₁H₂₀O₃Na [M+Na]⁺ 343.1310, found 343.1306.

  (E)-3-胡椒基-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3j):黄色油状液体, 收率70%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.65 (d, J=15.9 Hz, 1H), 7.03 (s, 1H), 7.02 (d, J=7.8 Hz, 1H), 6.81 (d, J=7.8 Hz, 1H), 6.22 (d, J=15.9 Hz, 1H), 6.01 (s, 2H), 1.36 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 165.6, 150.1, 148.5, 145.9, 128.7, 124.9, 111.1, 108.7, 106.6, 101.8, 83.7, 26.3. HRMS (ESI) calcd for C₁₄H₁₆O₅Na [M+Na]⁺ 287.0895, found 287.0891.

  (E)-3-(4-异丙基苯基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3h):黄色液体, 收率84%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.74 (d, J=16.0 Hz, 1H), 7.47 (d, J=8.0 Hz, 2H), 7.25 (d, J=5.5 Hz, 2H), 6.36 (d, J=16.0 Hz, 1H), 3.03～2.80 (m, 1H), 1.38 (s, 9H), 1.26 (d, J=6.9 Hz, 6H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 165.6, 152.2, 146.3, 131.9, 128.3, 127.1, 112.1, 83.6, 34.1, 26.2, 23.8. HRMS (ESI) calcd for C₁₆H₂₂O₃Na [M+Na]⁺ 285.1467, found 285.1462.

  3-甲氧基苯甲酸过氧叔丁酯(3t):浅黄色油状液体, 收率85%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.53 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.50～7.45 (m, 1H), 7.36 (t, J=8.0 Hz, 1H), 7.15～7.09 (m, 1H), 3.86 (s, 3H), 1.42 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 164.6, 160.0, 129.8, 129.1, 121.5, 119.8, 114.1, 84.2, 55.7, 26.4. HRMS (ESI) calcd for C₁₂H₁₆O₄Na [M+Na]⁺247.0946, found 247.0941.

  (2E, 4E)-2, 4-二烯己酸过氧叔丁酯(3m):浅黄色油状液体, 收率89%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.37～7.26 (m, 1H), 6.23～6.17 (m, 2H), 5.75 (d, J=15.1 Hz, 1H), 1.87 (d, J=4.8 Hz, 3H), 1.34 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 165.8, 146.4, 140.8, 129.8, 114.1, 83.6, 26.3, 18.8. HRMS (ESI) calcd for C₁₀H₁₆O₃Na [M+Na]⁺207.0997, found 207.0992.

  3n～3s, 3u～3x的物理数据与已有文献报道一致^[8].

  (E)-3-(3-氯苯基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3d):浅黄色液体, 收率92%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.68 (d, J=16.0 Hz, 1H), 7.53 (s, 1H), 7.43～7.30 (m, 3H), 6.41 (d, J=16.0 Hz, 1H), 1.37 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 164.9, 144.5, 136.0, 135.1, 130.7, 130.3, 127.9, 126.6, 114.9, 84.0, 26.3. HRMS (ESI) calcd for C₁₃H₁₅Cl-O₃Na [M+Na]⁺ 277.0607, found 277.0601.

  (E)-3-(2-硝基苯基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3b):黄色油状液体, 收率94%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 8.18 (d, J=15.9 Hz, 1H), 8.08 (d, J=8.2 Hz, 1H), 7.73～7.61 (m, 2H), 7.61～7.52 (m, 1H), 6.34 (d, J=15.9 Hz, 1H), 1.38 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 164.0, 148.4, 141.4, 133.7, 130.8, 130.5, 129.3, 125.2, 118.9, 84.2, 26.3. HRMS (ESI) calcd for C₁₃H₁₅NO₅Na [M+Na]⁺ 288.0848, found 288.0845.

  (E)-3-(4-甲氧基苯基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3g):黄色油状液体, 收率72%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.71 (d, J=15.9 Hz, 1H), 7.49 (d, J=7.9 Hz, 2H), 6.91 (d, J=7.9 Hz, 2H), 6.27 (d, J=16.0 Hz, 1H), 3.84 (s, 3H), 1.37 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 165.8, 161.8, 145.9, 130.0, 127.0, 114.5 110.6, 83.7, 55.5, 26.3. HRMS (ESI) calcd for C₁₄H₁₈O₄Na [M+Na]⁺ 273.1103, found 273.1102.

  (E)-3-(萘-1-基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3k):黄色油状液体, 收率86%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 8.61 (d, J=15.8 Hz, 1H), 8.19 (d, J=8.3 Hz, 1H), 7.92 (d, J=8.2 Hz, 1H), 7.89 (d, J=8.1 Hz, 1H), 7.78 (d, J=7.2 Hz, 1H), 7.66～7.41 (m, 3H), 6.51 (d, J=15.8 Hz, 1H), 1.41 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 165.3, 143.2, 133.8, 131.5, 131.5, 131.1, 128.9, 127.2, 126.5, 125.5, 125.3, 123.4, 115.9, 83.9, 26.4. HRMS (ESI) calcd for C₁₇H₁₈O₃-Na [M+Na]⁺ 293.1154, found 293.1151.

  化合物3b～3y参考化合物3a的方法合成.

  (E)-3-(4-(三氟甲基)苯基)-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3e):白色固体, 收率94%. m.p. 60～62 ℃; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.77 (d, J=16.0 Hz, 1H), 7.74～7.58 (m, 4H), 6.48 (d, J=16.0 Hz, 1H), 1.38 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 164.8, 144.3, 137.5, 132.1 (q, J=32.5 Hz), 128.5, 126.1 (q, J=3.8 Hz), 125.3 (q, J=270.8 Hz), 116.1, 84.1, 26.31 (s); ¹⁹F NMR (376 MHz, CDCl₃) δ: －62.92. HRMS (ESI) calcd for C₁₄H₁₅F₃O₃Na [M+Na]⁺311.0871, found 311.0866.

  Ar气下, 将化合物1a (0.2 mmol)和2a (0.6 mmol)溶于2 mL甲苯中, 加入至氮杂卡宾催化剂、NFSI、碳酸钾的反应体系, 室温下反应12～24 h, 通过TLC检测反应直至反应结束.将二氯甲烷加进反应体系进行稀释, 过滤, 滤饼用CH₂Cl₂洗涤, 浓缩滤液, 层析[洗脱剂为V(石油醚):V(乙酸乙酯)=20:1～10:1], 得最终产物(E)-3-苯基-2-丙烯酸过氧叔丁酯(3a), 浅红色油状液体, 收率97%. ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.76 (d, J=16.0 Hz, 1H), 7.54 (d, J=4.8 Hz, 2H), 7.43～7.37 (m, 3H), 6.41 (d, J=16.0 Hz, 1H), 1.38 (s, 9H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 165.4, 146.2, 134.2, 130.9, 129.1, 128.3, 113.3, 83.8, 26.3. HRMS (ESI) calcd for C₁₃H₁₆O₃Na [M+Na]⁺ 243.0997, found 243.0995.

  3.3    酰胺的合成

  辅助材料(SupportingInformation)  所合成的新化合物的¹H NMR, ¹³C NMR以及¹⁹F NMR谱图.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

  化合物5b～5f参考化合物5a的方法合成, 物理数据与已有文献报道一致^[9].

  Ar气下, 将化合物1a (0.2 mmol)和HFIP (0.3 mmol)溶于2 mL甲苯中, 加入至氮杂卡宾催化剂、NFSI、碳酸钾的反应体系, 室温下反应12～24 h, 通过TLC检测反应直至反应结束.将胺通过注射器加进反应体系, 在室温(或60 ℃, 可加速反应)反应24～72 h, 通过TLC检测直至反应结束.将二氯甲烷加进反应体系进行稀释, 过滤, 滤饼用CH₂Cl₂洗涤, 浓缩滤液, 层析[洗脱剂V(石油醚):V(乙酸乙酯)=5:1～2:1]得最终产物(E)-N-苄基-3-(4-氟苯基)-2-丙烯酰胺(5a), 黄色固体, 收率71%. m.p. 116～118 ℃; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.63 (d, J=15.6 Hz, 1H), 7.45 (dd, J=8.6, 5.4 Hz, 2H), 7.37～7.25 (m, 5H), 7.04 (t, J=8.6 Hz, 2H), 6.35 (d, J=15.6 Hz, 1H), 6.07 (s, 1H), 4.56 (d, J=5.8 Hz, 2H).¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ: 165.8, 163.7 (d, J=250.3 Hz), 140.3, 138.3, 131.2 (d, J=3.4 Hz), 129.7 (d, J=8.4 Hz), 128.9, 128.0, 127.7, 120.4 (d, J=2.2 Hz), 116.05 (d, J=21.8 Hz), 44.0; ¹⁹F NMR (376 Hz, CDCl₃) δ: －110.6. HRMS (ESI) calcd for C₁₆H₁₄FNONa [M+Na]⁺ 278.0957, found 278.0955.

• 1. [1]

     Enders, D.; Niemeier, O.; Henseler, A. Chem. Rev. 2007, 107, 5606.
     (b) Grossmann, A.; Enders, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 314.
     (c) Bugaut, X.; Glorius, F. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3511.
     (d) Izquierdo, J.; Hutson, G. E.; Cohen, D. T.; Scheidt, K. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 11686.
     (e) Ryan, S. J.; Candish, L.; Lupton, D. W. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 4906.
     (f) DeSarkar, S.; Biswap, A.; Samanta, R. C.; Studer, A. Chem. Eur. J. 2013, 19, 4664.
     (g) Chauhan, P.; Enders, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 1485.
     (h) Hopkinson, M. N.; Richter, C.; Schedler, M.; Glorius, F. Nature 2014, 510, 485.
     (i) Flanigan, D. M.; Romanov-Michailidis, F.; White, N. A.; Rovis, T. Chem. Rev.2015, 115, 9307.
     (j) Chai, H. X.; Li, J. R.; Ynag, L. P.; Liu, M. X.; Yang, D. L.; Shi, D. X. Chin. J. Chem. 2014, 32, 865.
     (k) Shen, L. T.; Jia, W. Q.; Ye, S. Chin. J. Chem. 2014, 32, 814.
     (l) He, L.; Cai, Z. H.; Ma, X. W.; Du, G. F. Chin. J. Chem.2013, 31, 1573.
     (m) Qu, M. N.; He, J. M. Chin. J. Org. Chem.2011, 31, 1388.
     (n) He, L.; Cai, Z. H.; Ma, X. W.; Du, G. F. Chin. J. Chem. 2013, 31, 1573.

  2. [2]

     Ryan, S. J.; Candish, L.; Lupton, D. W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14176.
     (b) Hao, L.; Du, Y.; Lv, H.; Chen, X. K.; Jiang, H. S.; Shao, Y. L.; Chi, Y. R. Org. Lett. 2012, 14, 2154.
     (c) Cheng, J.; Huang, Z.; Chi, Y. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 8592.
     (d) Lee, A.; Younai, Y.; Price, C. K.; Izquierdo, J.; Mishra, R. K.; Scheidt, K. A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10589.
     (e) Chen, X. Y.; Gao, Z. H.; Song, C. Y.; Zhang, C. L.; Wang, Z. X.; Ye, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 11611.
     (f) Chan, A.; Scheidt, K. A. Org. Lett. 2005, 7, 905.
     (g) Zeitler, K. Org. Let. 2006, 8, 637.
     (h) Reynolds, N. T.; Alaniz, J. R.; Rovis, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9518.
     (i) Sun, F. G.; Sun, L. H.; Ye, S. Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 3134.
     (j) Yetra, S. R.; Bhunia, A.; Patra, A.; Mane, M. V.; Vanka, K.; Biju, A. T. Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 1089.
     (k) Yetra, S. R.; Kaicharla, T.; Kunte, S. S.; Gonnade, R. G.; Biju, A. T. Org. Lett. 2013, 15, 5202.
     (l) Yao, C.; Wang, D.; Lu, J.; Li, T.; Jiao, W.; Yu, C. Chem. Eur. J. 2012, 18, 1914.
     (m) Maki, B. E.; Chan, A.; Phillips, E. M.; Scheidt, K. A. Org. Lett. 2007, 9, 371.
     (n) Maki, B. E.; Chan, A.; Scheidt, K. A. Synthesis 2008, 1306.
     (o) Kaeobamrung, J.; Mahatthananchai, J.; Zheng, P.; Bode, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8810.
     (p) Mahatthananchai, J.; Zheng, P.; Bode, J. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 1673.
     (q) Mahatthananchai, J.; Kaeobamrung, J.; Bode, J. W. ACS Catal. 2012, 2, 494.
     (r) Zhu, Z. Q.; Zheng, X. L.; Jiang, N. F.; Wan, X.; Xiao, J. C. Chem. Commun. 2011, 47, 8670.
     (s) Zhu, Z. Q.; Xiao, J. C. Adv. Synth. Catal. 2010, 352, 2455.
     (t) De Sarkar, S.; Studer, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9266.
     (u) Rong, Z. Q.; Jia, M. Q.; You, S. L. Org. Lett. 2011, 13, 4080.
     (v) Wanner, B.; Mahatthananchai, J.; Bode, J. W. Org. Lett. 2011, 13, 5378.
     (w) Kravina, A. G.; Mahatthananchai, J.; Bode, J. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9433.
     (x) De Sarkar, S.; Grimme, S.; Studer, A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1190.
     (y) Maji, B.; Vedachalan, S.; Ge, X.; Cai, S.; Liu, X. W. J. Org. Chem. 2011, 76, 3016.
     (z) Corey, E. J.; Katzenellenbogen, J. A.; Gilman, N. W.; Roman, S. A.; Erickson, B. W. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 5618.

  3. [3]

     Wu, Z. J.; Li, F. Y.; Wang, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 1629.
     (b) Goodman, C. G.; Walker, M. M.; Johnson, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 122.

  4. [4]

     Li, F. Y.; Wu, Z. J.; Wang, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 656.

  5. [5]

     Denisov, E. T.; Denisova, T. G.; Pokidova, T. S., Handbook of Free Radical Initiators, Wiley-Interscience, New Jersey, 2003.
     (b) Gupta, S. N.; Gupta, I.; Neckers, D. C. J. Polym. Sci., Polym. Chem. Ed. 1981, 19, 103.
     (c) Wang, L.; Liu, X.; Li, Y. Macromolecules 1998, 31, 3446.
     (d) Ando, W. Organic Peroxides, Wiley-Interscience, New York, 1992.

  6. [6]

     Montevecchi, P. C.; Manetto, A.; Navacchia, M. L.; Chatgilialoglu, C. Tetrahedron 2004, 60, 4303.
     (b) Antonello, S.; Crisma, M.; Formaggio, F.; Moretto, A.; Taddei, F.; Toniolo, C.; Maran, F. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11503.
     (c) Shah, B. K.; Neckers, D. C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1830.
     (d) Andrus, M. B.; Zhou, Z. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8806.
     (e) Eames, J.; Watkinson, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 3567.
     (f) Powell, D. A.; Fan, H. J. Org. Chem. 2010, 75, 2726;
     (g) Formaggio, F.; Crisma, M.; Scipionato, L.; Antonello, S.; Maran, F.; Toniolo, C. Org. Lett. 2004, 6, 2753.
     (h) Malkov, A. V.; Bella, M.; Langer, V.; Kocovsky, P. Org. Lett. 2000, 2, 3047.
     (i) Andrus, M. B.; Lashley, J. C. Tetrahedron 2002, 58, 845.
     (j) Kohmura, Y.; Katsuki, T. Tetrahedron Lett. 2000, 41, 3941.
     (k) Rispens, M. T.; Zondercu, C.; Feringa, B. L. Tetrahedron: Asymmetry 1995, 6, 661.

  7. [7]

     De Sarkar, S.; Studer, A. Org. Lett. 2010, 12, 1992. doi: 10.1021/ol1004643

  8. [8]

     Wei, W.; Zhang, C.; Xu, Y.; Wan, X. B. Chem. Commun. 2011, 47, 10827. doi: 10.1039/c1cc14602e

  9. [9]

     Achar, T. K.; Mal, P. J. Org. Chem. 2015, 80, 666.
     (b)Ren, W.; Yamane, M. J. Org. Chem. 2010, 75, 8410.
     (c) Ojeda-Porras, A.; Hernández-Santana, A.; Gamba-Sánchez, D. Green Chem. 2015, 17, 3157.
     (d) Pilo, M.; Porcheddu, A.; De Luca, L. Org. Biomol. Chem.2013, 11, 8241.
     (e) Rushworth, P. J.; Hulcoop, D. G.; Fox, D. J. J. Org. Chem. 2013, 78, 9517.

• 

  图式1  氮杂卡宾催化/NFSI介导的酰基卡宾中间体的形成

  Scheme 1  NHC/NFSI catalyzed formation of acyl azolium

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  图 1  反应机理

  Figure 1  Proposed mechanism

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  表 1  反应条件的优化^a

  Table 1.  Optimization of reaction conditions

  Entry a	Cat.	Oxidant	Base	Solvent	t/h	Yieldb/% of 3a	Yieldc/% of 4a
  1	C4	Phenazine	K2CO3	Toluene	96	＜5c	—
  2	C4	Azobenzene	K2CO3	Toluene	96	＜5c	—
  3	C4	Acridine	K2CO3	Toluene	96	＜5c	—
  4	C4	DQ	K2CO3	Toluene	96	51	—
  5	C4	NFSI	K2CO3	Toluene	96	68	—
  6	B	NFSI	K2CO3	Toluene	48	21	8
  7	C3	NFSI	K2CO3	Toluene	72	28	Trace
  8	C2	NSFI	K2CO3	Toluene	12	90	8
  9	C1	NSFI	K2CO3	Toluene	12	82	13
  10	C4	NFSI	K2CO3	Toluene	48	92	Trace
  11	C5	NFSI	K2CO3	Toluene	12	97	Trace
  12	C5	NSFI	Et3N	Toluene	12	Trace	0
  13	C5	NSFI	DBU	Toluene	12	53	Trace
  14	C5	NSFI	KOtBu	Toluene	12	45	Trace
  15	C5	NSFI	NaCO3	Toluene	48	66	Trace
  16	C5	NSFI	Cs2CO3	Toluene	12	79	Trace
  17	C5	NSFI	K2CO3	DCM	12	85	Trace
  18	C5	NSFI	K2CO3	CHCl3	12	86	Trace
  19	C5	NSFI	K2CO3	Dioxane	48	34	9
  20	C5	NSFI	K2CO3	THF	48	18	Trace
  21d	C5	NSFI	K2CO3	Toluene	12	83	Trace
  a Reaction conditions: A mixture of 1a (0.20 mmol), 2a (0.60 mmol), oxidant (0.24 mmol), catalyst (5 mol%) and base (0.4 mmol) in the solvent (2.0 mL) was stirred at r.t. for 12 h.b Isolated yield.c Determined by crude NMR.d Reaction conditions: 1a (0.40 mmol), 2a (1.20 mmol), NFSI (0.48 mmol), K2CO3 (0.8 mmol), catalyst (2 mol%) in toluene (4.0 mL) was stirred at r.t. for 12 h.

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  表 2  叔丁基过氧酯的合成^a

  Table 2.  Synthesis of tert-butyl perester

  Entry	Product	Yield/%b	Entry	Product	Yield/%	Entry	Product	Yield/%
  1		94	2		83	3		92
  4		94	5		91	6		72
  7		84	8		93	9		70
  10		86	11		58	12		89
  13		85	14		92	15		98
  16		99	17		63	18		89
  19		85	20		94	21		86
  22		94	23		85	24		80
  aThe reaction was carried out with aldehyde 1 (0.20 mmol), 2 (0.60 mmol), NFSI (0.24 mmol), K2CO3 (0.4 mmol), NHC (5 mol%) in the toluene (2.0 mL) at r.t. for 24 h. bIsolated yield.

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  表 3  酰胺的合成^a

  Table 3.  Synthesis of amide

  Entry	Product	Yield/%b	Entry	Product	Yield/%	Entry	Product	Yield/%
  1		71	2		72	3		81
  4		61	5		54	6		66
  a (1) The reaction was carried out with aldehyde 1 (0.20 mmol), HFIP (1, 1, 1, 3, 3, 3-Hexafluoropropan-2-ol) (0.30 mmol), NFSI (0.24 mmol), K2CO3 (0.4 mmol) and NHC (5 mol%) in the toluene (2.0 mL) at r.t. for 12 h; (2) 0.7 mmol amine was added and the mixture was stirred at r.t.～60 ℃ for 24～72 h. bIsolated yield.

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•