過渡金屬催化的烯烴雙官能團化可以一步形成兩個化學鍵, 是快速構建復雜結(jié)構單元的有效方法之一[1].近年來, 過渡金屬催化烯烴的三組分雙官能團化的研究在合成領域受到了較大關注[2]. 由于非活化烯烴具有低反應性、低極化率和β-H消除的趨勢高等特點, 目前其不對稱轉(zhuǎn)化主要局限于分子內(nèi)雙組分反應. 三組分的烯烴雙官能團化的反應主要是自由基參與的乙烯基芳烴的不對稱官能團化,其中的關鍵是手性過渡金屬催化劑捕獲芐基自由基[3]. 然而, 該不對稱自由基方案不適用于非活化烯烴, 可能是由于從非活化烯烴產(chǎn)生的烷基自由基缺乏共振穩(wěn)定作用而更加活潑. 因此, 實現(xiàn)分子間非活性烯烴的對映選擇性的控制仍是該領域最重要的挑戰(zhàn)之一. 還原體系下金屬鎳催化的三組分烯烴雙官能團化反應的發(fā)展, 極大地拓展了該領域的范圍[4]. 2018年, 東華大學先進低維材料中心儲玲玲課題組通過利用弱相互作用導向的策略, 實現(xiàn)了鎳催化的非活化烯烴的三組分碳酰化反應[5]. 該方法先將自由基加成到烯烴形成烷基自由基, 隨后被?；嚱j合物捕獲, 一步高效構建兩個相鄰的C—C鍵. 作者發(fā)現(xiàn)優(yōu)異的區(qū)域選擇性和化學選擇性的關鍵是烯烴底物的弱螯合基團的存在, 但尚無法控制其對映選擇性. 在此基礎上, 作者設想使用手性配體, 同時利用導向基團與鎳物種之間的弱配位效應, 來調(diào)控自由基與鎳結(jié)合的立體化學, 從而實現(xiàn)對分子間三組分非活化烯烴的催化對映選擇性控制(Scheme 1)[6]. 圖式1 鎳催化三組分非活化烯烴的不對稱氟烷基芳基化 通過嘗試多種具有不同導向基團的非活化烯烴底物以及手性配體, 作者最終確定烯丙基酯為非活化烯烴底物, 因為其羰基上的氧原子可以與鎳物種相互作用形成一個六元螯合環(huán). 碳酸酯、氨基甲酸酯和苯甲酸酯等幾種側(cè)鏈導向基團也可以略低的er值得到三組分偶聯(lián)產(chǎn)物. 手性噁唑啉(BiOx)為最優(yōu)配體骨架, 并進一步對配體的取代基進行了考察, 發(fā)現(xiàn)含烷基鏈較長的BiOx配體, 具有較高的產(chǎn)率和對映選擇性. 作者對底物拓展的研究表明, 該反應具有較好的底物普適性(Scheme 2). 一系列雜芳基、芳基溴化物均能以較好的收率和對映選擇性生成相應的手性產(chǎn)物. 三氟甲基、硫醚、砜基、氰基、酮和酯等重要官能團都能很好的兼容. 值得注意的是, 嘧啶和吡啶中的鄰位取代基對高對映選擇性的控制至關重要, 原因可能是鄰位取代基阻止了鎳和雜環(huán)氮原子之間的配位. 此外, 該體系還具有出色的化學選擇性, 當使用同時含有氯、溴原子的雜芳烴時, 對碳溴鍵具有專一反應性. 圖式2 底物范圍考察 多種全氟烷基碘化物均可作為碳自由基的前體, 以中等至高產(chǎn)率和較高的對映選擇性獲得相應產(chǎn)物. 隨著氟烷基碳鏈的延長(從C2到C10), 反應效率小幅度下降, 推測是由于較大的全氟烷基碘在體系中的溶解度較低. 此外, 叔烷基碘也可以用作碳自由基前體. 另外, 將該反應擴大到克級規(guī)模時仍然能夠得到同等級別的收率和對映選擇性, 充分證明了該反應的實用性. 產(chǎn)物中的酯基容易裂解為沒有外消旋化的γ-氟代烷基醇, 選擇手性醇化合物進行轉(zhuǎn)化, 得到光學純的幾種相應的有機合成通用中間體(Scheme 3), 這些手性含氟烷基中間體可應用于藥物和農(nóng)用化學品領域. 圖式3 產(chǎn)物的衍生化 綜上所述, 儲玲玲課題組通過螯合作用輔助, 首次實現(xiàn)了鎳催化非活化烯烴的三組分的不對稱1,2-雙官能團化反應. 該方案提供了一種從簡單易得的起始材料出發(fā), 高效構建具有優(yōu)異對映選擇性的一系列手性β-氟烷基芳基烷烴的方法. 這一導向基團輔助的自由基策略也為實現(xiàn)非活化烯烴的多組分不對稱轉(zhuǎn)化提供了新的思路, 必將產(chǎn)生重大影響. 東華大學先進低維材料中心儲玲玲教授
該文發(fā)表在Chin.J.Org.Chem.2020,40(9):3014-3016. DOI:10.6023/cjoc202000061,
References
(b) Joseph, D.; Apolinar, O.; Kang, T.; Tran, V. T.; Engle, K. M. Chem. Sci. 2020, 11, 4287.
(b) Anthony,D.; Lin, Q.; Baudet, J.; Diao, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58,3198.
