以NH?BH?为氢源的高效双催化喹喔啉转移氢化反应

《Molecular Catalysis》：Efficient co-catalyzed transfer hydrogenation of quinoxalines with NH 3BH 3

　　

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  Co(II)催化喹喔啉与NH₃BH₃的转移氢化反应，5分钟内完成。
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  仅使用1 mol%催化剂，实现TOF高达1160 h^-1。
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  21种喹喔啉，包括天然产物衍生物，以最高97%的产率被还原。
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  氘标记研究揭示了单一氢转移途径。
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  使用NH₃BH₃作为氢源的温和且操作简便的方案。

引言

N杂环化合物是有机合成中多功能的构建模块，其中1,2,3,4-四氢喹喔啉代表了在多种具有治疗活性和生物活性的分子中存在的有价值结构单元（图1a）[1]。在各种合成方法中，喹喔啉的氢化提供了通往这些部分饱和N杂环的简便途径[[2], [3], [4], [5], [6]]。在更广泛的N杂芳烃去芳香化的框架下，转移氢化代表了直接H?氢化的一个有吸引力的替代方案，因为它用化学储存的氢供体取代了外部分子氢，在反应处理和过程设计中提供了更大的灵活性[[8], [9], [10], [11], [12]]。

在可用的氢供体中，氨硼烷（NH₃BH₃）因其高氢含量（19.4 wt%）和低分子量而特别具有吸引力[13]。其高氢密度和多功能的氢转移反应活性使其能够还原一系列不饱和底物[14,15]。因此，已开发出使用贵金属和基金属催化剂的NH?BH?介导的转移氢化，包括Ru以及Ni、Cu、Mn、Co、Ti和Zr体系，再加上主族和非均相催化剂[[16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32]]。在这方面，钴是一个有吸引力的第一过渡金属平台，因为它提供了贵金属催化剂的替代方案，同时展现了多功能的胺-硼烷活化、氧化还原和金属氢化物化学，与氢转移反应密切相关[[19], [20], [21],28,32]。

尽管取得了这些进展，许多报道的NH₃BH₃介导的喹喔啉还原体系仍然需要相对较高的催化剂负载量和/或较长的反应时间，在报道的条件下通常为2–10 mol%催化剂和1–36小时（图1b）。因此，开发一种结合低催化剂负载量、短反应时间、温和条件和广泛官能团耐受性的Co催化剂仍然具有吸引力。基于我们此前关于钴催化的NH₃BH₃介导转移氢化的研究[33]，我们开发了一种联吡啶配位的钴体系用于喹喔啉的转移氢化（图1c）。该体系仅使用1 mol%催化剂，在5分钟内实现最高97%的产率，达到1160 h?1的TOF，为进一步开发实用高效的喹喔啉还原方案提供了有用的基础。

章节摘要

一般性说明

所有操作均在惰性氮气氛围下使用Schlenk线进行。所有溶剂在使用前均在N₂下从适当的干燥剂中蒸馏。所有试剂均从商业供应商获得，未经进一步纯化直接使用。NH₃BH₃购自Bidepharm，按收到状态使用。Co配合物1a-1h按照此前描述的方法制备[33,34]。¹H和¹³C NMR波谱在Bruker Avance 400波谱仪上记录。¹H NMR化学位移

结果与讨论

如表1所示，选择喹喔啉作为该转移氢化反应的模型底物。在室温下反应5分钟后，BpyCoCl₂（1a）在所测试的钴配合物中表现出最佳的催化性能（entries 1–8）。当NH₃BH₃的用量减少至0.8 equiv.时，1,2,3,4-四氢喹喔啉的产率降至69%（entry 9）。使用EtOH作为溶剂也导致产率为51%（entry 10）。相比之下，该反应

结论

总之，我们开发了一种使用NH?BH?作为氢源的钴催化喹喔啉转移氢化反应。BpyCoCl₂（1a）配合物表现出优异的催化活性，实现了最高1160 h^-1的TOF。机理研究揭示该反应通过SHT途径进行。该工作为在温和条件下合成1,2,3,4-四氢喹喔啉提供了一种新的有效策略。

CRediT作者贡献声明

吴雪春：撰写——初稿，可视化，方法论，调查研究，形式化分析，数据整理，概念构思。李其旋：调查研究，形式化分析。莫建：形式化分析，数据整理。刘雨桐：方法论，数据整理。王国栋：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，方法论。夏春秋：撰写——审稿与编辑，监督，资金支持，概念构思。赵莉娜：监督，概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所报道的工作。

致谢

本研究由吉林省自然科学基金（YDZJ202501ZYTS458）资助。

吴雪春|李其旋|莫建|刘雨桐|王国栋|夏春秋|赵莉娜