SUZUKI SUW-30CTL簡介

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在所有構(gòu)造C-C鍵或者C-雜原子鍵的反應中，芳香（芳雜環(huán)）鹵代物無疑是最重要最基礎(chǔ)的反應砌塊。在藥物合成中，許多經(jīng)典的交叉偶聯(lián)反應（Heck 反應、Suzuki反應以及Buchwald-Hartwig偶聯(lián)等）都使用芳基鹵代物作為起始原料（Fig. 1a）。在所有的芳香（擬）鹵代物中，芳基碘代物的發(fā)生交叉偶聯(lián)反應的活性最高，溴、氯取代的芳香化合物活性要降低很多，往往需要特殊的配體或者更加苛刻的條件（Fig. 1b）。此外，芳基碘代物在醫(yī)藥研究領(lǐng)域也有重要的應用，比如甲狀腺治療、單光子發(fā)射計算機斷層掃描、X-射線成像等，并且碘的放射性同位素（131I、125I、123I）也可以對靶標進行同位素標記，進行藥物代謝動力學的研究。最近，加拿大麥吉爾大學的李朝軍（Chao-Jun Li）教授課題組在Nature Protocols報道了光引發(fā)的芳基碘代物的合成，可以溫和地構(gòu)造芳香碘代物。（Photo-induced iodination of aryl halides under very mild conditions. Nat. Protoc., 2016, 11, 1948-1954, DOI: 10.1038/nprot.2016.125）

Figure 1 芳基碘代物在有機合成中的應用。圖片來源：Nat. Protoc.

由于碘代物的活性很高，通常會比原料的反應活性高，因此難以直接制備，傳統(tǒng)的合成方法普遍收率較低，并且需要當量的過渡金屬試劑。最近也有文獻報道了Cu或者Ni催化芳基氯/溴代物與NaI/KI反應制備芳基碘代物，但是該類方法需要較高的反應溫度（> 100 ℃）以及結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計的配體（Figure 2a）。雖然過渡金屬催化的反應在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用，但是其毒性在后續(xù)的制藥和電子工業(yè)中需要消耗更多的能源來降低金屬殘留。因此無金屬參與、條件溫和且底物普適性廣的反應是一種非常理想的合成芳香碘代物的策略。作者課題組就發(fā)展了通過光誘導廉價的芳香氯/溴代物與NaI在室溫條件下合成芳香碘代物的方法（芳香Finkelstein碘化），該反應原子經(jīng)濟性好，不需要額外的光催化劑或者光敏劑（Figure 2b）。

Figure 2 通過鹵素交換合成芳基碘代物。圖片來源：Nat. Protoc.

該反應可能的路徑為：在UV光的激發(fā)下，NaI與芳基溴代物發(fā)生單電子轉(zhuǎn)移（SET），生成芳基自由基陰離子，其可以進一步得到芳基自由基和溴負離子，大多數(shù)芳基自由基可以被碘自由基捕獲，得到目標產(chǎn)物（Fig. 3a，path A），少部分芳基自由基從溶劑中抽取氫原子，得到還原產(chǎn)物。然而往體系中加入2.54 mg碘單質(zhì)，由于碘可以和溶劑競爭捕獲芳基自由基，副產(chǎn)物大大減少（Fig. 3a，path B）。當?shù)孜锓蓟虾袕娢娮踊鶊F時，C-Br鍵可以在UV光激發(fā)下斷裂產(chǎn)生芳基自由基（Fig. 3b）。

Figure 3 反應可能途徑。圖片來源：Nat. Protoc.

多數(shù)商業(yè)可得的底物都能夠很好地適應反應，可以溫和的在室溫條件下得到對應的芳基碘代物（Fig. 4）。在標準條件下，-CN（2b、2c、2k）、-OCH3（2d、2e、2q）、-OH（2g、2l）、-CF3（2h）、-NR2（2i）、-NH2（2x）、酯基（2j）以及羰基（2u） 都具有很好的容忍性。芳雜環(huán)、稠環(huán)底物也能夠得到不錯的收率。

Figure 4 底物普適性。圖片來源：Nat. Protoc.

小結(jié)：

李朝軍教授課題組報道了一種光誘導的芳香Finkelstein碘化，該反應可以在室溫進行，條件溫和，具有很好的底物普適性，為芳香碘代物的合成提供了新的思路。

http://www.nature.com/nprot/journal/v11/n10/full/nprot.2016.125.html

問題討論

為何含有吸電子取代基的底物收率會比給電子的要低？

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