МЕДНЫЙ КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГИДРОАМИНИРОВАНИЯ ДВОЙНЫХ СВЯЗЕЙ

МЕДНЫЙ КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГИДРОАМИНИРОВАНИЯ ДВОЙНЫХ СВЯЗЕЙ

Некоторые из двойных связей углерод-углерод кажутся чересчур инертными для их использования в химическом синтезе, однако на любую хитрую и инертную функциональную группу химического соединения всегда найдется подходящий катализатор.

Исследователи из группы Стефана Бухвальда (Stephen Buchwald), работающие в Массачусетском технологическом институте, разработали катализируемый медью процесс гидроаминирования неактивированных интернальных алкенов [1].

Как отмечает Бухвальд, исследователи даже были удивлены, каких хороших результатов удается достичь, используя соединения, которые до настоящего времени казались инертными. Исследователь отмечает, что ежегодно производится около 20000 метрических тонн простейшего неактивированного интернального алкена – бутена-2, до настоящего времени не существовало способов превращения этого вещества в какие-либо полезные химические вещества.

Исследователям из MIT удалось разработать новый процесс, основываясь на данных, которые были получены о реакциях получения аминов из олефинов с помощью гидридных комплексов меди(I). Каталитический цикл, лежащий в основе процесса гидроаминирования, разработанного в группе Бухвальда, начинается с внедрения гидрида меди по двойной связи алкена. Полученное металлорганическое соединение вступает в реакцию сочетания эфира гидроксиламина, вторичная аминогруппа которого замещает медь, которая, в свою очередь, связывается со сложноэфирной группой. На завершающем этапе атом водорода из силана замещает собой эфирную группу, регенерируя гидрид меди.

Гидрид одновалентной меди, катализирующий реакцию гидроаминирования, не должен восстанавливать гидроксиламин. (Рисунок из Science, 2015, DOI: 10.1126/science.aab3753)

Проблемой для реализации такого каталитического цикла может быть то, что гидрид меди может восстановить эфир гидроксиламина, а не алкен, особенно – если восстановление алкена протекает медленно. Ключ к успеху в данном случае заключался в правильном подборе лигандов, связанных с гидридом меди. В первой публикации группы Бухвальда, посвященной химии гидридов меди, опубликованной в 2013 году, был приведен скрининг эффективности пяти лигандов в процессе гидроаминирования относительно реакционноспособного стирола [2]. Наиболее высокие выходы и наилучшая энантиоселективность была достигнута при использовании лиганда DTBM-SEGPHOS, и исследователи решили выяснить, нельзя ли использовать этот же лиганд и для активации других субстратов.

Ранее исследователи из группы Бухвальда уже поняли, что неактивированные интернальные алкены являются самыми сложными субстратами для их каталитической системы. К вящей радости Бухвальда его подчиненные Ян Ян (Yang Yang) и Шилян Ши (Shiliang Shi) попробовали провести гидроаминирование таких субстратов с помощью медного комплекса, содержащего лиганд DTBM-SEGPHOS, и получили целевой амин с выходом 34% и энантиомерным избытком 98%.

Исследователям удалось оптимизировать условия реакции, в частности, изменив строение эфира гидроксиламина для того, чтобы свести к минимуму возможность нежелательного восстановления, а также ускорить реакцию, после чего изучили, насколько широк круг субстратов, способных вступать в нее. В процессе такой проверки в реакции с транс-бутеном-2 было получено большое количество хиральных аминов с выходом более 50% и высокой стереоселективностью, также было показано, что в реакцию могут вступать разнообразные неактивированные алкены.

Источники: [1] Science, 2015, DOI: 10.1126/science.aab3753; [2] J. Am. Chem. Soc., 2013, DOI: 10.1021/ja4092819