1、Chem.J.Chinese Universities,2023,44(2),2022047320220473(1/10)CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES高 等 学 校 化 学 学 报研究论文钯催化炔丙醇与叔丁基异腈选择性合成吡咯并呋喃衍生物和氨基甲酸酯林俊旭1，习志威2，李志平1，王迎春1（1.吉首大学化学化工学院,武陵山地区民族药解析与创制湖南省工程实验室,吉首 416000；2.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,长沙 410014）摘要 报道了钯催化下炔丙醇与叔丁基异腈反应高选择性合成吡咯并呋喃衍生物和氨基甲酸酯的新方法.在10%(摩
2、尔分数)Pd(OAc)2与110%(摩尔分数)LiBr存在下,一分子炔丙醇与三分子叔丁基异腈在水的参与下发生“有序的”异腈三重插入反应,以56%73%的产率高选择性地生成了吡咯并呋喃衍生物;而在10%(摩尔分数)Pd(PPh3)4和110%(摩尔分数)K3PO4存在下,一分子炔丙醇与一分子叔丁基异腈在空气中氧气的参与下发生简单氧化偶联反应,以51%74%的产率生成了氨基甲酸酯.该方法仅通过简单改变钯催化剂与盐的种类就能得到不同产物,且反应选择性高,分别为吡咯并呋喃亚胺衍生物和氨基甲酸酯提供了有吸引力的合成途径.关键词 钯催化；炔丙醇；叔丁基异腈；选择性合成中图分类号 O621.3 文献标志码
3、A doi：10.7503/cjcu20220473Palladium Catalyzed Selective Synthesis of Pyrrolofuran Derivatives and Carbamates from Propargylic Alcohols and tertButyl IsonitrileLIN Junxu1，XI Zhiwei2，LI Zhiping1，WANG Yingchun1*（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Hunan Engineering Laboratory for Analyse an
4、d Drugs Development of Ethnomedicine in Wuling Mountains，Jishou University，Jishou 416000，China；2.Power China Zhongnan Engineering Corporation Limited，Changsha 410014，China）Abstract Palladium catalyzed highly selective synthesis of pyrrolofuran derivatives and carbamates from propargylic alcohols and
5、 tert-butyl isonitrile was described.In the presence of 10%（molar fraction）Pd（OAc）2 and 110%（molar fraction）LiBr，an“orderly”isonitrile triple insertion reaction occurred between one molecule of propargylic alcohols and three molecules of tert-butyl isonitrile with the participation of water，and pyrr
6、olofuran derivatives were selectively obtained in 56%73%yields.Whereas in the presence of 10%（molar fraction）Pd（PPh3）4 and 110%（molar fraction）K3PO4，carbamates were exclusively produced in 51%74%yields via oxidative coupling reaction between a molecule of propargylic alcohols and a molecule of tert-
7、butyl isonitrile with the participation of air（O2）.Different products with high selectivity could be obtained by simply changing different kinds of palladium catalyst and salt，and this method provides an attractive synthesis route toward pyrrolofuran derivatives and carbamates，respectively.Keywords
8、Pd catalysis；Propargylic alcohol；tert-Butyl isonitrile；Selective synthesis收稿日期：2022-07-11.网络首发日期：2022-10-21.联系人简介：王迎春,女,博士,副教授,主要从事有机合成方法学方面的研究.E-mail:基金项目：湖南省自然科学基金(批准号:2020jj4499)、湖南省教育厅自然科学基金(批准号:20A413)和湖南省研究生科研创新项目(批准号:CX20211036)资助.Supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province,
9、China(No.2020jj4499),the Natural Science Foundation of Hunan Provincial Department of Education,China(No.20A413)and the Graduate Research Innovation Project of Hunan Province,China(No.CX20211036).CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES高 等 学 校 化 学 学 报研究论文Chem.J.Chinese Universities,2023,44(2),202204
10、7320220473(2/10)异腈作为非常重要的合成砌块被广泛应用于药物分子、天然产物及具有潜在生物活性的无环、碳环和杂环化合物的构建13.钯是一种多功能、应用最广的过渡金属，能够活化多种官能团.近几年，钯催化下异腈参与的各类反应，特别是异腈插入反应和偶联反应已被广泛研究及应用48.与Ni，Ag，Co，Rh和Cu等过渡金属催化相比，钯催化异腈参与的多种反应具有可预测性、良好的官能团兼容性、高度的选择性、高效的转化率及原子经济性等优势914.炔丙醇是一类高活性试剂，具有羟基与碳碳三键双重反应位点，且羟基与碳碳三键的邻近使得炔丙醇具有与孤立炔不同的反应性能.近年来，钯催化下炔丙醇及其衍生物的转化
11、反应在有机合成中被广泛应用，以高收率提供了各种有价值的烯丙基化合物15，16、二取代烯丙基化合物17，18、杂环及碳环1922.然而，钯催化下炔丙醇及其衍生物与异腈的反应迄今鲜见报道.2014年，Reddy等23设计合成了1-（o-羟基/氨基苯基）炔丙醇底物，与异腈在钯催化下合成了一系列苯并呋喃乙酰胺与吲哚乙酰胺.2016和2017年，Jiang等24与Zhu等25先后报道了钯催化下炔丙醇衍生物（炔丙基碳酸酯）、异腈与水或醇的三组分反应，通过对催化体系配体、碱及温度的控制，高选择性合成了呋喃并 3，4-b 吡咯衍生物、亚氨基吡咯酮及多取代吡咯.本课题组一直从事过渡金属催化下异腈的单插入2628
12、、双插入29及多重插入30，31反应构筑含氮化合物的研究.本文报道了钯催化下炔丙醇与叔丁基异腈反应高选择性合成吡咯并呋喃衍生物和氨基甲酸酯.在10%（摩尔分数）Pd（OAc）2与110%（摩尔分数）LiBr存在下，一分子炔丙醇与三分子叔丁基异腈在水的参与下发生“有序的”异腈三重插入反应，以 53%81%的产率生成了吡咯并呋喃衍生物；当用 Pd（PPh3）4代替Pd（OAc）2，K3PO4代替LiBr时，则高选择性地生成了氨基甲酸酯.研究结果表明，吡咯并呋喃衍生物中的氧来自水，而氨基甲酸酯中的羰基氧来自空气的氧气.1 实验部分1.1试剂与仪器醋酸钯、四（三苯基磷）钯、双（三苯基膦）二氯化钯、1，
13、1-双（二苯基膦基）二茂铁 二氯化钯、氯化钯、溴化锂、磷酸钾、三氯化铁、二氯化钴、二氯化镍、醋酸铜、碳酸铯、碳酸钠、氟化铯、叔丁胺、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、二氯乙烷、二甲基亚砜、乙腈、1，4-二氧六环、3-苯基-2-丙炔-1-醇、3-丁炔-2-醇、肉桂醇、叔丁基异腈及取代碘苯，分析纯，萨恩化学技术（上海）有限公司；柱层析硅胶（200300目），青岛海洋化工有限公司；参照文献 24 方法合成芳基炔丙醇原料.AVANCE 400型超导核磁共振波谱仪（NMR，以CDCl3为溶剂，1H NMR以TMS或CHCl3为标准，13C NMR以CHCl3为标准），瑞士Bruker公司；Exactive质谱
14、仪 MS，配置电喷雾离子源（ESI），美国赛默飞世尔科技公司；WRS-1A型熔点仪，上海精密科学仪器公司.1.2实验过程1.2.1 吡咯并呋喃衍生物的合成 以化合物2a的合成为例.在50 mL反应管中加入0.2 mmol 3-苯基-2-丙炔-1-醇（1a）、0.64 mmol叔丁基异腈、0.6 mmol H2O和2 mL无水甲苯，搅拌溶解；随后加入0.02 mmol Pd（OAc）2和0.22 mmol LiBr.将反应管于100 加热搅拌24 h，并用薄层层析法（TLC）跟踪反应.反应结束后将体系冷却至室温，反应液用乙酸乙酯稀释并用水洗涤23次，有机相用无水Na2SO4干燥、过滤，随后将滤液
15、旋转蒸发得到粗产品；然后经柱层析 洗脱剂：V（乙酸乙酯）V（石油醚）=1 20得到化合物2a.采用相同方法合成化合物2b2k.各产物的物态、熔点和高分辨质谱数据列于表1，核磁共振波谱数据列于表2，核磁共振波谱谱图见本文支持信息图S1图S22.1.2.2 氨基甲酸酯的合成 以化合物3a的合成为例.在50 mL反应管中加入0.2 mmol 化合物1a、0.24 mmol叔丁基异腈和2 mL无水甲苯，搅拌至溶解，随后加入0.02 mmol Pd（PPh3）4和0.22 mmol K3PO4.将反应管于100 加热搅拌2 h，并用薄层层析法（TLC）跟踪反应.反应结束后冷却至室温，反应液用乙酸乙酯稀释
16、并用水洗涤23次，有机相用无水Na2SO4干燥、过滤，随后将滤液旋转蒸发得到CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES高 等 学 校 化 学 学 报研究论文Chem.J.Chinese Universities,2023,44(2),2022047320220473(3/10)粗产品，然后经过柱层析 洗脱剂：V（乙酸乙酯）V（石油醚）=1 25 得到产物3a.采用相同方法合成化合物3b3j.各产物的熔点、物态和高分辨质谱数据列于表3，核磁共振波谱数据列于表4，核磁共振波Table 1Appearance,yields,melting points and HRMS data of compounds 2a2kCompd.2a2b2c2d2e2f2g2h2i2j2kAppearanceWhite solidWhite solidYellow solidYellow solidYellow oilBrown oilYellow oilYellow solidYellow oilYellow oilYellow oilYield（%）7360656171