来源：X-MOL

吡啶结构广泛存在于药物分子、功能材料、催化剂配体中，因此，吡啶的官能化研究一直备受关注。由于吡啶有多个反应位点，以及吡啶环的缺电子性和强配位性，实现位点选择性官能化具有很大挑战。

由于氮原子的拉电子作用，增强了C2和C4位的亲电性，使其容易发生亲核取代反应，以Chichibabin反应（负离子亲核试剂）和Minisci反应（自由基亲核试剂）为代表的亲核取代反应是吡啶C2和C4位官能化的主要方式。吡啶C3位可以发生亲电取代反应（SEAr），然而，只有卤化和硝化等少数反应可行，且反应条件非常剧烈（强酸性、>300 ℃）。近期，过渡金属催化的碳氢键活化反应实现了吡啶C3位的多种官能化，但是这些反应大多使用大过量吡啶，且难以避免其他位置反应的副产物，降低了实用性（图1a）。因此，迫切需要开发一种通用且高效的策略实现吡啶C3位官能化。

南开大学王晓晨课题组长期致力于有机硼催化研究，发展了以五元并环和五元螺环为骨架的两类手性有机硼催化剂，并且实现了吡啶的串联还原、不对称串联还原等工作（Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 5817; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 18452; ACS Catal., 2021, 11, 10824）（图1b）。基于上述工作，该课题组利用有机硼催化的吡啶硼氢化反应中产生的1,4-二氢吡啶中间体，通过引入亲电试剂，实现了吡啶C3位烷基化反应（图1c）。由于1,4-二氢吡啶的β位具有较强的亲核性，保证了取代反应的高活性和专一的位置选择性。反应对于各种取代的吡啶和亚胺均适用，还可以应用于多个药物分子的后修饰（图2）。而且，醛、酮、Eschenmoser盐等亲电试剂也适用。

图1. 课题背景和设计思路

图2. 吡啶和亚胺底物拓展

作者通过控制实验和DFT计算发现，有机硼催化剂在反应中起到了三重作用：1）催化吡啶的硼氢化反应；2）活化亲电试剂，促进取代反应；3）催化转移硼氢化，实现氧化芳构化。此外，过量的亲电试剂在反应中作为负氢接收体，促进氧化芳构化。

总结

南开大学王晓晨课题组建立了吡啶C3位官能化的新策略，该策略适用于多种亲电试剂，而且，仅需一个当量吡啶，位置选择性专一，反应条件温和（最高80 ℃）。该方法为含吡啶药物分子的后修饰提供了一条便捷的途径。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Borane-Catalyzed C3-Alkylation of Pyridines with Imines, Aldehydes, or Ketones as Electrophiles

Zhong Liu, Jia-Hao He, Ming Zhang, Zhu-Jun Shi, Han Tang, Xin-Yue Zhou, Jun-Jie Tian, and Xiao-Chen Wang*

J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c00962

王晓晨

https://www.x-mol.com/university/faculty/63636

课题组网站

https://www.wangnankai.com/