醋酸碘苯介导的α-重氮羰基化合物的去重氮双氧合反应

李庆雪 李梦伟 时绍青 季晓霜 何春兰 姜波 郝文娟

引用本文: 李庆雪, 李梦伟, 时绍青, 季晓霜, 何春兰, 姜波, 郝文娟. 醋酸碘苯介导的α-重氮羰基化合物的去重氮双氧合反应[J]. 有机化学, 2020, 40(2): 384-390. doi: 10.6023/cjoc201909041 shu
Citation:  Li Qingxue, Li Mengwei, Shi Shaoqing, Ji Xiaoshuang, He Chunlan, Jiang Bo, Hao Wenjuan. PhI(OAc)2-Mediated Dediazodioxygenation of α-Diazo Carbonyls[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2020, 40(2): 384-390. doi: 10.6023/cjoc201909041 shu

醋酸碘苯介导的α-重氮羰基化合物的去重氮双氧合反应

    通讯作者: 姜波, jiangchem@jsnu.edu.cn; 郝文娟, wjhao@jsnu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(No.21602087)、江苏省品牌专业基金和国家级大学生创新创业训练计划(Nos.201810320156X,201810320019Z)资助项目

摘要: 报道了一类新颖的醋酸碘苯介导的α-重氮羰基化合物的去重氮双氧合反应.该反应利用醋酸碘苯与N-羟基邻苯二甲酰亚胺(或N-羟基丁二甲酰亚胺)反应能产生氧中心自由基的特性实现了氧中心自由基诱导的α-重氮羰基化合物的双氧合反应,合成了一系列αα-双氧代芳酮和αα-双氧代羧酸酯衍生物,产率中等到良好.基于实验结果及文献报道,提出了可能的反应机理,其涉及氧中心自由基加成、C-N键的均裂和自由基交叉偶联等.此外,该反应具有无需金属催化剂、条件温和、操作简便等优点.

English

  • 重氮化合物具有高反应活性, 是一种多用途的有机砌块, 广泛应用于有机合成、化学生物学、材料化学、药物化学等领域[1].在重氮单元的α-位引入强吸电子基团如羰基, 可分散与重氮基相连碳上的负电荷, 增加了重氮单元的稳定性, 该结构特征能使α-重氮羰基化合物在常温下稳定存放.由于其易于制备且展示出优秀的化学性质, α-重氮羰基化合物在合成官能化羰基化合物中往往是首选底物, 在有机合成中主要表现为:在光或热条件下使其成为自由卡宾(free carbene), 在过渡金属催化下能形成金属卡宾(metal carbene).这两种卡宾中间体都具有非常高的反应活性, 可发生各种各样的经典转化, 如X—H插入反应[2~4](X=C、O、N等)、环丙烷化反应[5]、叶立德反应[6]、wolff重排反应[7]以及多组分反应[8].

    自由基转化是一类非常重要的反应类型, 通过自由基的引发串联, 将较简单的原料经过很短的步骤连续发生多个化学键的均裂和形成, 转化成复杂的分子, 它具有反应过程简捷, 无需分离中间体, 成键高效等优点[9].自由基反应已成为一种能在较为温和条件下合成某些特定复杂有机分子的强有力工具[10].最近研究表明重氮化合物可作为自由基受体, 能与各种自由基物种发生加成反应, 构建一些具有重要生物活性的分子骨架[11].苏州大学万小兵课题组[12]用叔丁基过氧化氢(TBHP)作为引发剂将叔胺氧化, 使其形成α-氨烷基自由基物种, 在钴催化下与重氮化合物和苯乙烯发生多组分氧化偶联反应, 合成了一系列新型的γ-羰基-β-氨酯衍生物.该反应过程涉及金属钴与重氮化合物原位形成钴卡宾自由基物种, 再与α-氨烷基自由基发生自由基交叉偶联(Scheme 1a).最近, 我们课题组[13]使用α-重氮芳酮、N-羟基邻苯二甲酰亚胺和N, N-二甲基苯胺为原料, 在醋酸碘苯介导下进行自由基三组分反应, 合成了一系列α-氨氧基-β-氨基酮衍生物, 实现了无金属催化的α-重氮芳酮的去重氮碳氧合反应.继续我们在α-重氮羰基化合物的去重氮双官能化研究, 我们认为, 在适当氧化条件下N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)原位转化为N-氧邻苯二甲酰亚胺自由基(PINO), 若用α-重氮羰基化合物进行捕捉, 随后脱氮生成α-羰烷基自由基, 再与另一组分PINO发生自由基偶联, 合成得到新型的双异吲哚啉二酮衍生物, 实现了α-重氮羰基化合物的去重氮双氧合化反应.与预期一致, 该反应在醋酸碘苯介导下可有效进行, 得到相应的双异吲哚啉二酮衍生物3 (Scheme 1b).用N-羟基丁二酰亚胺作为氧自由基供体时, 此反应在醋酸碘苯介导下也能平稳进行, 得到相应的双丁二酰亚胺衍生物.此外, α-芳基重氮酯也可参与此反应, 得到一系列含有季碳中心的双异吲哚啉二酮衍生物.

    图式 1

    图式 1.  α-重氮羰基化合物的自由基加成反应
    Scheme 1.  Radical addition of α-diazo carbonyls

    以对甲苯甲酰重氮(1a)、N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI, 2a)为模板底物, 研究投料比、不同氧化剂及其用量、不同溶剂和不同温度对产物产率的影响.实验结果见表 1.首先对底物投料比进行了筛选(表 1, Entries 1~3).当底物1a2a的物料比为1:2时, 该反应以4.0 equiv.的醋酸碘苯(PIDA)为氧化剂和1, 2-二氯乙烷(DCE)为溶剂在室温下能顺利进行, 以34%收率地给出双异吲哚啉二酮产物3a(表 1, Entry 1).由于在上述反应中发现底物2a有剩余, 因此增加1a的用量, 将其投料比调整为1.2:2和1.5:2进行尝试, 发现收率有明显上升(表 1, Entries 2~3).其中投料比为1.5:2时, 产物3a的收率上升到58%(表 1, Entry 3).接下来考察反应溶剂对反应的影响.当使用乙腈为溶剂时, 产率大幅下降, 仅有23% (表 1, Entry 4), 而使用甲醇和甲苯作溶剂时, 仅有少量目标产物被检测到(表 1, Entries 5~6).随后选择DCE为溶剂对醋酸碘苯的用量进行了筛选, 发现只有用量为4.0 equiv.时, 反应效果最优, 增加或者减少醋酸碘苯的用量都会导致产率降低(表 1, Entries 7~8).考察反应温度发现最佳反应温度仍为室温(表 1, Entries 9~10).最后采用双(三氟乙酰氧基)碘苯(PIFA)作为氧化剂, 不能得到相应的目标产物(表 1, Entry 11).综上所述, 最优条件是1a2a的投料比为1.5:2, 4.0 equiv.的醋酸碘苯为氧化剂, DCE为溶剂, 以及室温为反应温度.

    表 1

    表 1  化合物3a反应条件的优化a
    Table 1.  Optimization of reaction conditions for the synthesis of 3a
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    Entry Oxidant (equiv.) Solvent T/℃ Yieldb/%
    1 PIDA (4.0) DCE r.t. 34c
    2 PIDA (4.0) DCE r.t. 50d
    3 PIDA (4.0) DCE r.t. 58e
    4 PIDA (4.0) MeCN r.t. 23
    5 PIDA (4.0) MeOH r.t. Trace
    6 PIDA (4.0) Toluene r.t. Trace
    7 PIDA (3.0) DCE r.t. 12
    8 PIDA (6.0) DCE r.t. 24
    9 PIDA (4.0) DCE 40 35
    10 PIDA (4.0) DCE 60 32
    11 PIFA (4.0) DCE r.t. Trace
    a Reaction conditions: α-diazoketones (1a, 0.25 mmol), NHPI (2, 0.5 mmol), oxidant, solvent (2.0 mL), air. b Isolated yield based on NHPI. c The ratio of 1a2 is 1:2.d The ratio of 1a2 is 1.2:2.e The ratio of 1a2 is 1.5:2.

    在最佳优化条件下, 对该方法普适性进行了探索(表 2).最初以N-羟基邻苯二甲酰亚胺(2a)为代表性底物考察了α-重氮羰基化合物上取代基R1与R2的适用范围.结果表明: R1为芳环及R2为H时, 多种与苯环相连的取代基均能兼容此反应, 如供电子基团的甲氧基(1b)和吸电子基团的氯(1d).从实验结果可以得出, 芳基上基团的电子效应对产物收率影响不明显.此外, 无取代基的苯基(1c)也能以中等收率得到目标产物3c.值得一提的是, 重氮乙酸乙酯(1e)在此反应中被证实是一类良好的自由基受体, 提供相应的目标产物3e, 收率为51%.随后, 用N-羟基丁二酰亚胺(2b)代替N-羟基邻苯二甲酰亚胺来评估反应的适用范围.固定R2为氢且调整α-重氮羰基化合物上的取代基R1为对甲苯基(1a)、对甲氧苯基(1b)、苯基(1c)、对氯苯基(1d)及对苯溴基(1f)时发现, 上述取代基均可参与此反应, 得到目标产物3f~3k, 产率在50%~87%之间.其中α-重氮芳酮1a与重氮乙酸乙酯(1e)给出目标产物3f3k的收率相对较低, 其它官能团给出的收率较高, 在79%~87%之间(3g~3j).为了继续拓展反应的适用范围, 使用多种取代不同的α-芳基重氮酯1g~1k, 如对甲氧苯基(1g)、苯基(1h)、对氟苯基(1i)、对氯苯基(1j)及对苯溴基(1k), 分别与2a2b进行反应.实验结果表明, 上述底物1g~1k均能顺利参与此反应, 得到一系列含有季碳中心的双氧合产物3l~3t, 收率为46%~60%.收率低的原因可能是由于其空间位阻造成的.所合成的产物3的结构均经NMR谱和HRMS表征.此外, 通过单晶X射线衍射进一步确定了化合物3a的结构(图 1), 英国剑桥晶体数据库(CCDC)号为1956604.

    表 2

    表 2  化合物3a~3t的合成
    Table 2.  Synthesis of products 3a~3t
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    图 1

    图 1.  双异吲哚啉二酮衍生物3a的晶体结构图
    Figure 1.  X-ray structure of bis-isoindoline-1,3-dione 3a

    为了探究反应机理, 向两个独立的反应体系中分别加入自由基捕获剂四甲基哌啶氧化物(TEMPO)和抑制剂2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT), 我们发现反应体系被抑制, 没有检测到目标产物3a (Scheme 2).由此可推断该反应过程中可能涉及自由基历程.

    图式 2

    图式 2.  控制反应
    Scheme 2.  Control experiment

    根据已有的文献报道[12, 13]与上述的控制反应, 提出了该反应可能发生的历程, 见Scheme 3.首先, NHPI (2)与醋酸碘苯发生亲核取代反应, 形成中间体A. A发生化学键均裂形成PINO自由基和高价碘自由基B.自由基物种B再攫取NHPI的羟基上的H也可形成PINO自由基.随后, PINO自由基与重氮化合物进行加成, 形成重氮自由基C, 脱去一分子氮气产生α-羰烷基自由基D.最后, D与PINO进行自由基偶联得到最终的目标产物.

    图式 3

    图式 3.  生成化合物3的可能机理
    Scheme 3.  Proposed mechanism for the synthesis of products 3

    在醋酸碘苯介导条件下, 将1分子的ɑ-重氮羰基化合物与2分子的N-羟基邻苯二甲酰亚胺(或N-羟基丁二甲酰亚胺)进行多组分反应, 经历自由基加成、脱重氮及自由基交叉偶联过程, 合成了20个α, α-双氧代芳酮或α, α-双氧代酸酯衍生物, 产率为46%~87%.该反应实现了温和条件下的碳氮双键的切割和两个碳氧单键的构建, 完成了双异吲哚啉-1, 3-二酮和双丁二甲酰亚胺骨架有效构筑, 为去重氮双官能化反应提供了一种有效的策略方法

    仪器:熔点测定仪(XT-5型); 红外光谱仪(FTIR- Tensor 27型); 质谱仪(Bruker microTOF-QⅡ型); 核磁共振仪(Bruker DPX 400 MHz型); 上海暗箱紫外分析仪(ZF-20D型); 四圆衍射仪(Siemens P4型)等.

    试剂: DMSO-d6(内标为TMS)、CDCl3(内标为TMS)、乙酸乙酯(分析纯)、石油醚(分析纯)、乙腈(分析纯)、N-羟基丁二酰亚胺、N-羟基邻苯酰亚胺等.

    向10-mL Schlenk反应管中加入N-羟基邻苯二甲酰亚胺(1 mmol), 醋酸碘苯(4 equiv.), 再加1.5 mL DCE.随后将α-重氮羰基化合物(0.75 mmol)加入到体系中, 室温下进行反应, 12 h后, 用薄层色谱(TLC)跟踪检测.反应结束后, 将体系转移至50 mL圆底烧瓶中减压蒸馏, 通过柱层析[V(石油醚):V(乙酸乙酯)=1:15], 分离得到化合物3a~3t.

    2, 2'-((2-氧代-2-(4-甲苯基)乙烷-1, 1-二基)双(氧基))双(二氢异吲哚啉-1, 3-二酮)(3a): 132 mg白色固体, 产率58%. m.p. 215~216 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.42 (d, J=8.4 Hz, 2H), 7.87~7.78 (m, 8H), 7.42 (d, J=8.4 Hz, 2H), 6.09 (s, 1H), 2.49 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 187.1, 162.4, 145.8, 134.8, 130.6, 130.0, 129.6, 128.7, 123.9, 112.3, 22.0; IR (KBr) v: 3123, 1733, 1697, 1399, 1280, 1188, 982, 876, 696 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C25H16N2NaO7 [M+Na]+ 479.0855, found 479.0866.

    2, 2'-((2-氧代-2-(4-甲氧苯基)乙烷-1, 1-二基)双(氧基))双(二氢异吲哚啉-1, 3-二酮)(3b): 123 mg白色固体, 产率52%. m.p. 193~194 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.52 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.84~7.78 (m, 8H), 7.09 (d, J=8.8 Hz, 2H), 6.07 (s, 1H), 3.94 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 185.9, 164.7, 162.4, 134.8, 133.1, 128.7, 125.4, 123.9, 114.1, 112.6, 55.6; IR (KBr) v: 3121, 1732, 1685, 1506, 1400, 1206, 1062, 999, 833, 668 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C25H16N2NaO8 [M+Na]+ 495.0804, found 495.0806.

    2, 2'-((2-氧代-2-苯基乙烷-1, 1-二基)双(氧基))双(二氢异吲哚啉-1, 3-二酮)(3c): 117 mg, 白色固体, 产率53%. m.p. 197~198 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.52 (d, J=7.6 Hz, 2H), 7.80~7.78 (m, 8H), 7.73~7.58 (m, 3H), 6.11 (s, 1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 187.5, 162.4, 134.8, 134.6, 132.4, 130.5, 128.8, 128.7, 123.9, 112.3; IR (KBr) v: 3122, 1792, 1739, 1685, 1446, 1399, 1279, 1188, 1127, 975, 696 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C24H14N2NaO7 [M+Na]+ 465.0699; found 465.0678.

    2, 2'-((2-氧代-2-(4-氯苯基)乙烷-1, 1-二基)双(氧基))双(二氢异吲哚啉-1, 3-二酮)(3d): 133 mg白色固体, 产率56%. m.p. 195~196 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.48 (d, J=8.4 Hz, 2H), 7.87~7.85 (m, 8H), 7.60 (d, J=8.4 Hz, 2H), 6.05 (s, 1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 187.5, 162.4, 134.8, 134.6, 132.4, 130.5, 128.8, 128.7, 123.9, 112.3; IR (KBr) v: 3106, 1781, 1739, 1585, 1467, 1355, 1246, 1184, 1055, 999, 875, 787, 696 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C24H13ClN2NaO7 [M+Na]+ 499.0309, found 499.0302.

    2, 2-双(2-氧代-(1, 3-二氧代异吲哚啉))乙酸乙酯(3e): 105 mg白色固体, 产率51%. m.p. 168~169 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.79~7.77 (m, 4H), 7.71~7.69 (m, 4H), 5.76 (s, 1H), 4.40 (d, J=7.2 Hz, 2H), 1.36 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 162.4, 162.2, 134.8, 128.7, 123.9, 105.9, 63.2, 13.9; IR (KBr) v: 3117, 2976, 1794, 1732, 1465, 1373, 1213, 1081, 995, 873, 696 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C20H14N2NaO8 [M+Na]+ 433.0648, found 433.0646.

    1, 1'-((2-氧代-2-(4-甲苯基)乙烷-1, 1-二基)双(氧基))双(1H-吡咯-2, 5-二酮)(3f): 101 mg白色固体, 产率56%. m.p. 207~208 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.31 (d, J=8.2 Hz, 2H), 7.36 (d, J=8.2 Hz, 2H), 5.84 (s, 1H), 2.79 (s, 8H), 2.46 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 186.6, 170.2, 145.7, 130.5, 129.6, 129.5, 110.9, 25.5, 21.9; IR (KBr) v: 3122, 1792, 1735, 1653, 1540, 1399, 1286, 1206, 1070, 814, 668 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C17H16N2NaO7 [M+Na]+ 383.0855, found 383.0856.

    1, 1'-((2-氧代-2-(4-甲氧苯基)乙烷-1, 1-二基)双(氧基))双(吡咯烷-2, 5-二酮)(3g): 149 mg白色固体, 产率79%. m.p. 205~206 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.41 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.04 (d, J=9.2 Hz, 2H), 5.81 (s, 1H), 3.92 (s, 3H), 2.80 (s, 8H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 170.2, 164.7, 133.0, 114.1, 111.2, 55.6, 25.5; IR (KBr) v: 3119, 1697, 1587, 1400, 1285, 1213, 1072, 957, 686 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C17H16N2NaO8 [M+Na]+ 399.0804, found 399.0806.

    1, 1'-((2-氧代-2-苯基)乙烷-1, 1-二基)双(氧基))双(吡咯烷-2, 5-二酮)(3h): 142 mg白色固体, 产率82%. m.p. 218~219 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.29 (d, J=7.6 Hz, 2H), 7.76 (d, J=7.6 Hz, 1H), 7.63 (t, J=8.0 Hz, 2H), 6.25 (s, 1H), 2.64 (s, 8H); 13C NMR (100 MHz, DMSO) δ: 187.6, 171.6, 135.2, 133.0, 130.1, 129.4, 108.2, 26.0; IR (KBr) v: 3122, 1791, 1738, 1699, 1449, 1400, 1191, 1072, 949, 883, 812, 690 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C16H14N2NaO7 [M+Na]+ 369.0699, found 369.0688.

    1, 1'-((2-氧代-2-(4-氯苯基)乙烷-1, 1-二基)双(氧基))双(吡咯烷-2, 5-二酮)(3i): 165 mg白色固体, 产率87%. m.p. 228~229 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.27 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.44 (d, J=8.8 Hz, 2H), 5.70 (s, 1H), 2.70 (s, 8H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 186.1, 170.1, 141.2, 131.9, 130.3, 129.2, 110.8, 25.5; IR (KBr) v: 3119, 1697, 1587, 1400, 1285, 1213, 1072, 957, 686 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C16H13ClN2NaO7 [M+Na]+ 403.0309, found 403.0299.

    1, 1'-((2-氧代-2-(4-溴苯基)乙烷-1, 1-二基)双(氧基))双(吡咯烷-2, 5-二酮)(3j): 178 mg白色固体, 产率84%. m.p. 225~226 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.20 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.62 (d, J=8.8 Hz, 2H), 5.81 (s, 1H), 2.80 (s, 8H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 186.3, 170.1, 132.2, 131.9, 130.8, 130.2, 110.8, 25.5; IR (KBr) v: 3121, 1784, 1724, 1695, 1586, 1430, 1196, 1086, 961, 646 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C16H13BrN2NaO7 [M+Na]+ 466.9804, found 466.9805.

    2, 2-双((2, 5-二氧代吡咯烷-1-基)氧基)乙酸乙酯(3k):白色固体, 产率50%. m.p. 176~177 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 5.54 (s, 1H), 4.35~4.29 (m, 2H), 2.70 (s, 8H), 1.31 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 170.1, 161.8, 104.3, 63.2, 25.4, 13.9; IR (KBr) v: 3123, 2980, 1796, 1756, 1492, 1373, 1289, 1181, 995, 879, 698 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C12H14N2NaO8 [M+Na]+ 337.0648, found 337.0646.

    2, 2-双((1, 3-二氧代异吲哚啉-2-基)氧基)-2-(4-甲氧苯基)乙酸乙酯(3l): 144 mg白色固体, 产率56%. m.p. 169~170 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.85~7.83 (m, 2H), 7.82~7.72 (m, 8H), 6.87 (d, J=8.8 Hz, 2H), 4.45 (d, J=7.2 Hz, 2H), 3.79 (s, 3H), 1.34 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 164.8, 162.9, 161.3, 134.5, 129.8, 128.9, 123.6, 123.4, 113.4, 110.2, 63.2, 55.3, 13.9; IR (KBr) v: 3117, 2936, 1795, 1754, 1610, 1517, 1346, 1187, 1022, 982, 873, 698 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C27H20N2NaO9 [M+Na]+ 539.1066, found 539.1047.

    2, 2-双((1, 3-二氧代异吲哚啉-2-基)氧基)-2-苯基乙酸乙酯(3m): 112 mg白色固体, 产率46%. m.p. 162~163 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.95~7.91 (m, 2H), 7.79~7.72 (m, 8H), 7.39~7.29 (m, 3H), 4.43 (d, J=7.2 Hz, 2H), 1.32 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 164.5, 162.8, 134.5, 131.6, 130.9, 128.9, 128.0, 128.0, 123.6, 110.2, 63.3, 13.9; IR (KBr) v: 3117, 2986, 1796, 1754, 1607, 1467, 1398, 1267, 1187, 1075, 873, 697 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C26H18N2NaO8 [M+Na]+ 509.0961, found 509.0960.

    2, 2-双((1, 3-二氧代异吲哚啉-2-基)氧基)-2-(4-氟苯基)乙酸乙酯(3n): 144 mg白色固体, 产率57%. m.p. 180~181 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.97~7.91 (m, 2H), 7.83~7.74 (m, 8H), 7.12~7.03 (m, 2H), 4.46~4.40 (m, 2H), 1.32 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 164.3, 164.0 (JCF=249.8 Hz), 162.9, 134.6, 130.5 (JCF=8.8 Hz), 128.9, 127.7 (JCF=3.3 Hz), 123.7, 115.2 (JCF=21.8 Hz), 63.4, 13.9; IR (KBr) v: 3121, 1796, 1737, 1605, 1512, 1399, 1345, 1238, 1187, 1080, 991, 873, 697 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C26H17F- N2NaO8 [M+Na]+ 527.0867, found 527.0856.

    2, 2-双((1, 3-二氧代异吲哚啉-2-基)氧基)-2-(4-氯苯基)乙酸乙酯(3o): 127 mg白色固体, 产率49%. m.p. 178~179 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.94~7.88 (m, 2H), 7.84~7.72 (m, 8H), 7.41~7.33 (m, 2H), 4.42~4.37 (m, 2H), 1.29 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 164.1, 162.9, 137.0, 134.7, 130.5, 129.6, 128.8, 128.3, 123.7, 109.6, 63.5, 13.9; IR (KBr) v: 3099, 2980, 1796, 1755, 1596, 1495, 1405, 1289, 1188, 1097, 872, 698 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C26H17ClN2- NaO8 [M+Na]+ 543.0571, found 543.0570.

    2, 2-双((1, 3-二氧代异吲哚啉-2-基)氧基)-2-(4-溴苯基)乙酸乙酯(3p): 149 mg白色固体, 产率53%. m.p. 180~181 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.90~7.68 (m, 10H), 7.53 (d, J=8.8 Hz, 2H), 4.43~4.37 (m, 2H), 1.29 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 164.1, 162.9, 134.7, 131.4, 129.9, 128.9, 123.8, 63.5, 13.9; IR (KBr) v: 3371, 2859, 1777, 1467, 1400, 1293, 1188, 1077, 989, 873 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C26H17- BrN2NaO8 [M+Na]+ 587.0066, found 587.0044.

    2, 2-双((2, 5-二氧代-2, 5-二氢-1H-吡咯-1-基)氧基)-2-苯基乙酸乙酯(3q): 105 mg白色固体, 产率54%. m.p. 200~201 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.87 (d, J=7.6 Hz, 2H), 7.57~7.36 (m, 3H), 4.49~4.43 (m, 2H), 2.63 (s, 8H), 1.39 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 170.3, 164.5, 131.5, 131.2, 128.5, 128.0, 63.3, 25.4, 13.9; IR (KBr) v: 3117, 2986, 1732, 1696, 1426, 1238, 1089, 953, 856 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C18H18N2NaO8 [M+Na]+ 413.0961, found 413.0942.

    2, 2-双((2, 5-二氧代吡咯烷-1-基)氧基)-2-(4-氟苯基)乙酸乙酯(3t): 122 mg白色固体, 产率60%. m.p. 210~211 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.92~7.88 (m, 2H), 7.11 (t, J=8.4 Hz, 2H), 4.46 (d, J=7.2 Hz, 2H), 2.66 (s, 8H), 1.39 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 170.4, 164.2, 164.2(JCF=244 Hz), 130.9 (JCF=8.9 Hz), 127.7, 115.1(JCF=21.7 Hz), 107.7, 63.4, 25.5, 13.9; IR (KBr) v: 3117, 2986, 1763, 1736, 1606, 1510, 1399, 1269, 1089, 996, 859, 647 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C18H17FN2NaO8 [M+Na]+ 431.0867, found 431.0856.

    2, 2-双((2, 5-二氧代吡咯烷-1-基)氧基)-2-(4-氯苯基)乙酸乙酯(3s): 119 mg白色固体, 产率56%. m.p. 212~213 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.84 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.39 (d, J=8.8 Hz, 2H), 4.44 (d, J=7.2 Hz, 2H), 2.67 (s, 8H), 1.37 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 170.4, 164.1, 137.4, 130.4, 130.0, 128.3, 107.7, 63.5, 25.5, 13.9; IR (KBr) v: 3117, 2994, 1749, 1717, 1496, 1426, 1295, 1213, 1091, 953, 835, 645 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C18H17ClN2NaO8 [M+Na]+ 447.0571, found 447.0552.

    2, 2-双((2, 5-二氧代吡咯烷-1-基)氧基)-2-(4-溴苯基)乙酸乙酯(3t): 122 mg白色固体, 产率52%. m.p. 204~205 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.77 (d, J=8.8 Hz, 2H), 7.55 (d, J=8.8 Hz, 2H), 4.46~4.40 (m, 2H), 2.67 (s, 8H), 1.37 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 170.4, 164.0, 131.2, 130.9, 130.2, 125.8, 107.7, 63.5, 25.5, 13.9; IR (KBr) v: 3121, 1732, 1696, 1400, 1206, 1062, 999, 833, 668 cm-1; HRMS (ESI-TOF) calcd for C18H17BrN2NaO8 [M+Na]+, 491.0066, found 491.0045.

    辅助材料(Supporting Information)  化合物3a~3t1H NMR和13C NMR图谱.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.


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      (a) Lu, Y.; Han, Y.; Sun, Y.; Abdukader, A.; Wang, D.; Liu, C. Chin. J. Org. Chem. 2020, 40, 447 (in Chinese).
      (陆雨函, 韩颖芝, 孙亚栋, 阿布力米提•阿布都卡德尔, 王多志, 刘晨江, 有机化学, 2020, 40, 447.)
      (b) Chen, Q.; Yang, Y.; Wang, X.; Zhang, Q.; Li, D. Chin. J. Org. Chem. 2020, 40, 454 (in Chinese).
      (陈倩雯, 杨耀成, 王霞, 张谦, 李栋, 有机化学, 2020, 40, 454.)

  • 图式 1  α-重氮羰基化合物的自由基加成反应

    Scheme 1  Radical addition of α-diazo carbonyls

    图 1  双异吲哚啉二酮衍生物3a的晶体结构图

    Figure 1  X-ray structure of bis-isoindoline-1,3-dione 3a

    图式 2  控制反应

    Scheme 2  Control experiment

    图式 3  生成化合物3的可能机理

    Scheme 3  Proposed mechanism for the synthesis of products 3

    表 1  化合物3a反应条件的优化a

    Table 1.  Optimization of reaction conditions for the synthesis of 3a

    Entry Oxidant (equiv.) Solvent T/℃ Yieldb/%
    1 PIDA (4.0) DCE r.t. 34c
    2 PIDA (4.0) DCE r.t. 50d
    3 PIDA (4.0) DCE r.t. 58e
    4 PIDA (4.0) MeCN r.t. 23
    5 PIDA (4.0) MeOH r.t. Trace
    6 PIDA (4.0) Toluene r.t. Trace
    7 PIDA (3.0) DCE r.t. 12
    8 PIDA (6.0) DCE r.t. 24
    9 PIDA (4.0) DCE 40 35
    10 PIDA (4.0) DCE 60 32
    11 PIFA (4.0) DCE r.t. Trace
    a Reaction conditions: α-diazoketones (1a, 0.25 mmol), NHPI (2, 0.5 mmol), oxidant, solvent (2.0 mL), air. b Isolated yield based on NHPI. c The ratio of 1a2 is 1:2.d The ratio of 1a2 is 1.2:2.e The ratio of 1a2 is 1.5:2.
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    表 2  化合物3a~3t的合成

    Table 2.  Synthesis of products 3a~3t

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  • 发布日期:  2020-02-25
  • 收稿日期:  2019-09-30
  • 修回日期:  2019-10-15
  • 网络出版日期:  2019-02-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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