双杂环化合物普遍存在于药物、电子材料、配体和天然产物中,但其合成仍是一个挑战。由于全碳芳基化合物比其杂芳基化合物更容易获得,反应活性范围更广泛,双杂芳基化合物合成策略必须具有底物可用性、稳定性和反应通用性。例如,最普遍的方法是交叉偶联,但受限于当量的杂芳基亲核试剂的低适用性和不稳定性。C-H键芳基化和脱氢交叉偶联克服了底物适用性问题,但杂芳基C-H芳基化具有选择性和反应适用性挑战。最近,硫和磷化学的发展使得具有挑战性的双杂环化合物成为可能。但这些方法由于适用性和区域选择性问题限制交叉偶联和C-H功能化。鉴于杂芳溴、氯化物和酚类化合物的广泛应用,交叉乌尔曼方法将是双杂芳基合成的有力补充。
交叉乌尔曼联芳基的合成可分为两类:一锅两步反应和还原的单步反应。虽然这两种方法在双芳基和杂芳基-芳基交叉偶联反应方面都取得了成功,但这两种方法都没有对双杂芳基进行广泛的尝试。的确,反应活性广泛以及双杂芳基与催化剂具有强配位能力限制了二杂芳基的乌尔曼偶联反应。美国威斯康星大学麦迪逊分校DanielJ. Weix教授报道了Ni, Pd双金属催化杂芳基溴化物和杂芳基三氟甲磺酸盐的乌尔曼偶联合成双杂环化合物。采用一种常用的高通量筛选低产率反应。
在最佳反应条件下,各种六元,五元杂芳基溴化物以及杂芳基氯化物都适用于该反应,得到一系列二杂芳基化合物。各种含有吸电子,供电子的杂芳基三氟甲磺酸盐也均能兼容,得到二杂芳基产物产率良好。
接下来,作者使用现代药物化学经常利用高通量实验HTE来促进生物分子集合的合成,从10 μmol的标准条件开始(Figure 1A), 作者尝试了8种杂芳基三氟甲磺酸盐(Figure 1B)和12种杂芳基卤化物(Figure 1C)放在96个孔板上,结果显示在基于产品/内标比例图中(Figure 1E),这些比值对于在不同条件下比较相同的耦合是有用的(Figure 1E-H),但是,不同反应物间的比例是不容易比较的。标准条件一般有效,UV和MS观察到94%(90/96)的交叉偶联产物。
作者开发了一种新的交叉乌尔曼方法,为双杂环化合物提供了一种通用的、可靠的和互补的方案。该策略利用了丰富的起始原料,由于条件温和,表现出良好的官能团耐受性,并与大量杂环化合物表现出出色的相容性。该文章62个例子中包括38个不同的双杂芳基。此外,尽管该文中的产品分子量较低,而且可以从商业化合物中快速获取,82%是新化合物。最后,由于这些条件适用于THE设计,双杂芳基的快速合成和单个偶联的优化可以以最小的材料成本快速完成。
Doi:10.1021/jacs.1c10907