钴催化的羧酸化合物的脱羧胺化反应研究

Transition metal-catalyzed decarboxylative coupling has attracted much attention for their use in the site-specific introduction of functional groups, no need of preformed organometallic reagents, and only provides non-toxic carbon dioxide as a by-product. Thus, it provides an attractive alternative to traditional cross-couplings. However, no example on cobalt-catalyzed decarboxylative amination reactions has been reported. On the basis of our previous research on cobalt-catalyzed decarboxylative acetoxylation reactions, we herein propose a project on cobalt-catalyzed decarboxylative amination reactions of amino acids, arylacetic acids, and tertiary carboxylic acids, employing nucleophilic or electrophilic amines as nitrogen source. This research will not only extend the applications of cobalt catalysis, but also provide an attractive method for the highly regioselective construction of carbon-nitrogen bonds.

过渡金属催化的脱羧偶联反应无需底物预活化、反应位点专一、且反应副产物为CO2， 因此，和传统的偶联反应相比具有绿色、经济的显著优势。虽然脱羧偶联反应已得到较为深入的发展，但是钴催化的脱羧胺化反应目前还未有文献报道。因此，在我们关于钴催化脱羧反应的前期研究基础上，我们拟在本项目中发展高效的钴催化体系，以氨基酸、苄基羧酸以及三级羧酸作为反应底物，与具有亲核性、亲电性的胺类化合物进行脱羧胺化反应，实现C-N键的绿色、高效构建。本项目的顺利实施将扩展钴催化的反应类型，为碳-氮键的高区域选择性构筑提供新的途径。

羧酸化合物由于空气稳定、廉价易得的显著优点，已被广泛用于有机合成转化中。其中，羧酸化合物的脱羧偶联反应由于能够便捷地构建碳碳、碳杂键，近些年得到了大量的关注。相对于碳碳键的合成，利用脱羧偶联反应合成碳氮键研究较少，且催化剂主要为贵金属盐。针对这样的局限性，我们采用廉价的金属钴盐作为催化剂，通过自由基和离子过程，实现了羧酸化合物的脱羧胺化反应。对于脂肪族羧酸化合物，我们利用离子机理避免了传统化学氧化剂促进的脱羧反应所带来的自由基自偶联副反应；对于不饱和羧酸化合物，我们利用含氮自由基和其加成，然后发生脱羧反应，实现了不饱和胺的构建。通过我们的研究，我们发展了多种钴盐催化的脱羧胺化反应策略。该催化体系的应用扩展还在继续进行中。