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含杂芳环骨架的活性药物成分(API)构建中,钯催化的Suzuki–Miyaura偶联反应(Pd-SMC)是最常用的方法,约占工艺规模催化转化的三分之一。尽管镍催化的Suzuki–Miyaura偶联反应(Ni-SMC)作为一种成本更低、可持续性更高的替代方案极具吸引力,但其工业应用仍然受限。制约Ni-SMC广泛应用的关键挑战包括:较高的催化剂用量(通常为5–10 mol%)、反应动力学缓慢、对空气敏感且价格昂贵的预催化剂或配体的依赖、杂芳环底物适用范围有限,以及催化剂在工艺条件下稳定性不足。

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纽约大学刁天宁实验室近期开发了一种新型配体ProPhos,能够有效应对上述问题。在本研究中,团队系统考察了ProPhos配体骨架的电子效应和空间效应。通过对20余种ProPhos衍生物以及代表性的单齿和双齿膦配体进行对比评估,发现连接的羟基在不同体系中均表现出显著的普适促进作用;相比之下,引入其他亲核取代基的效果明显较差。此外,三碳连接基长度的改变会降低催化效率。磷原子上空间位阻的增加不利于反应活性,而给电子取代基(如对甲苯基)可显著提升催化性能;相反,以环己基取代芳基则会导致催化效率下降。

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在此基础上,团队将优化后的配体ProPhos*成功应用于一系列以往难以实现的杂芳环偶联反应,证明了Ni-SMC在低催化剂用量下仍具有优异的反应活性和良好的催化稳定性,为其在API合成中的应用提供了切实可行的解决方案。

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscatal.5c07745