通常，喹啉的区域选择性1,2- 还原不受芳基环上功能基团的电子或空间性质的影响。各种功能化的1,2-DHQ（3p-3ad）在这种温和的催化条件下均获得的良好的收率。特别是卤素取代的喹啉对这一反应体系耐受性很好。虽然基于钴催化剂并且以H 3N∙BH3作为氢源来氢化炔烃和烯烃已经有报道，但是在反应条件下二氢化反应还是选择性地发生在N- 杂环的C=N键（3k，3l和3v）上。

该反应还可以有效地完成苯并噁唑，苯并噻唑，菲啶和吖啶的氢化反应并且都有极高的收率（3ae-3ah）。大多数1,2-DHQ 可以方便地大规模合成而且通过X-射线单晶衍射确定了结构（3h，3u和3ag）。

（图片来源：Nat. Commun . ）

DHQ 被看作是喹啉加氢生成THQ 的关键中间体。实际上，在钴催化剂的存在下，H3N∙BH3可将1,2-DHQs 进一步还原为THQs。在相同的条件下使用两当量的H3N∙BH3可将2u还原成4u而且产量极高。比较二氢化产物3u和四氢化产物4u在结构叠加部分间键距和键角，发现这两个化合物的杂环部分存在显著的差异（Fig. 3 ）。

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类似于氧化的和还原的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，作为部分饱和的杂芳族化合物，1,2- 二氢喹啉既可以充当氢化物受体，也可以充当氢化物供体。在3 mol％的CF3COOH （TFA）存在下，3u可以将菲啶（2ag）定量还原为5,6- 二氢菲啶（3ag），同样的条件下，3u也可以将吖啶（2ah）氢化为9,10- 二氢吖啶（3ah）（Fig. 4a ）。在酸催化下的氢转移反应未观察到3u歧化现象。

通过1H NMR 的监测，得到的反应曲线可以清晰的看到3ah的浓度随时间增加与3u随时间的消耗量基本一致（Fig. 4b ）。但是，3u在2 ，6-二甲基吡啶-3，5-二羧酸中稳定。这样的结果表明3u是一种温和的有机氢化试剂，并且其氢化供给能力（ΔH H- ）小于Hantszch酯（ΔHH- ＝ 69.3 kcal/mol）。

1,2-DHQ作为重要的合成中间体，可以生成各种氮杂环化合物，例如手性THQ 和N- 官能化DHQ，这在药物和天然产物中很常见。例如，通过酰化和对映选择性硼化，6- 三氟甲基-二氢喹啉（3aa）顺利地转化为对映体3- 硼基-四氢喹啉R-6（92 ％收率，94％ee）和S-6（87 ％收率，95％ee）（Fig. 4c）。随后将两种对映体胺化，可以构造一个新的C-N键，生成R-7和S-7化合物。对映异构体S-7的结构类似于正性肌力药物（S）-903 和治疗帕金森的潜在药物Sumanirole。

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作者以密度泛函计算对该反应的详细机理和区域选择性进行了研究（Fig. 7 ）。确定TS2是区域选择性决定步骤并且区域选择性是由动力学所控制的，计算得到的能垒与经实验速率常数所算出的能垒一致。并由此，计算出1,2-/1,4-DHQ 产物比为48.6：1，因此该反应主要生成1,2-还原产物。由TS1计算所得的DKIE 值与实验值相符（Table. 1），这也验证了TS1是该反应的转化决定过渡态（TDTS ）。

（图片来源：Nat. Commun .）

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最后，作者提出了该反应的可能机理。辅以碱性位点，钴- 酰胺基络合物(Co-NH) 能够活化H3N∙BH3，生成氢化物- 质子物种(HCo-NH(H)), Int2) 进行氢转移。将实验数据与理论研究相结合，作者提出了逐步的H+- e-/ H∙用于后续反应的机制。C 8H7N --- H-NH（Int3）的氢键引起质子从配体的氨基转移到喹啉的氮原子上并伴随着电子从金属中心的转移而生成Int4。在氢键与底物氮原子的相互作用下，酰胺基位置不仅有助于质子从NH 3部分转移至氮原子，而且还将氢原子从Co(III)-H 转移至2-位以得到1,2- 还原产物。

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总结：山东大学王文光课题组开发了高效的转移加氢方法将喹啉和杂芳烃底物氢化为1,2- 氢化产物，通过钴-酰胺的协同作用，以H 3N∙BH 3作为质子/ 氢化物来源，在室温下使用等摩尔量的还原剂就可方便地实现该反应。该催化反应表现出广泛的官能团相容性并且可以大规模合成1,2-DHQ。实验和理论研究表明，关键的中间体氢化物-质子物种(HCo-NH(H)) 通过氢键与底物作用，其酰胺位对质子转移至关重要并由此完成了1,2-氢化过程。

撰稿人：Turro返回搜狐，查看更多