基于氮杂联三烯合成顺式丙烯酰胺及丙烯酰胺-三唑交替共聚物

碳原子和氮原子是组成各种有机分子的最基本原子类型。目前，虽然大部分由碳原子和氮原子组成的活性中间体已经被广泛研究，但是1-氮杂联三烯（Alkylidene ketenimine），作为少数未被充分研究的功能中间体之一，具有独特的多重累积双键结构，其通式为R2C=C=C=NR，是一种高活性反应中间体。传统上认为氮杂联三烯需要闪式真空热解等非常苛刻的条件下形成，制备难度过大，因此，目前对于氮杂联三烯的合成与转化方面的研究报道十分稀少。

为了解决上述问题，大连理工大学化工学院宋汪泽课题组和郑楠课题组合作在氮杂联三烯的合成与转化领域取得了重要进展。他们报道了一种铜催化炔烃、叠氮和水参与的多组分串联反应（MCR），该反应通过原位产生亚丙二烯基铜、1,3-偶极环加成、卡宾促进的脱氮气重排等多个连续串联过程，生成氮杂联三烯中间体，该中间体与水进一步反应，以优异的化学选择性和立体选择性（Z:E > 20:1）合成出结构独特并具有潜在生物活性的顺式-丙烯酰胺类化合物，如顺式-肉桂酰胺类衍生物。与反式-丙烯酰胺相比，顺式-丙烯酰胺由于热力学不稳定，目前只能通过非常有限的方法制备。

铜催化炔烃、叠氮和水参与的多组分反应能够在温和的条件下，通过精巧的动力学控制，高选择性地形成并转化氮杂联三烯中间体，成功地合成出顺式-丙烯酰胺类小分子化合物。然而，该过程与铜催化的“炔烃-叠氮”环加成反应（CuAAC）相互竞争，并受底物的电子效应影响较大。对于含有吸电子取代基的炔烃，随着吸电子能力的增强，能够观察到三唑类副产物的生成，并逐渐转变为主产物，从而抑制氮杂联三烯的生成。接着，基于课题组前期在多组分聚合（MCP）领域的工作（CCS Chem.,2022,ASAP;Sci. China Chem.2022,ASAP;Macromolecules,2022,ASAP），该多组分反应被成功拓展为多组分聚合。在聚合过程中，首先形成丙烯酰胺结构。由于丙烯酰胺具有一定的吸电子作用，从而控制另一端的炔烃参与“炔烃-叠氮”环加成反应生成三唑结构，最终制备出丙烯酰胺-三唑交替共聚物。

上述研究成果以“Copper-catalyzed Z-selective synthesis of acrylamides and polyacrylamidesvia alkylidene ketenimines”为题近期发表在Nature Communications, 2022, 13, 4362上，文章的第一作者为化工学院博士生段学伦，通讯作者为郑楠副教授和宋汪泽教授，大连理工大学为唯一通讯单位。该工作得到了国家自然科学基金的支持。

来源：大连理工大学

文献链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-32082-w