華僑大學宋秋玲課題組采用Catellani反應(yīng)策略，利用手性降冰片烯以芳基硼酸和苯乙烯類作為Catellani反應(yīng)的終止試劑 (第三個試劑)，合成一系列具有軸手性的含磷氧化合物。
手性膦化合物在不對稱轉(zhuǎn)化中起著至關(guān)重要的作用，而基于聯(lián)芳基軸手性骨架的手性膦化合物是所有手性膦中一類特殊的結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于各種不對稱催化反應(yīng)中。其中軸手性雙齒膦配體已經(jīng)被大量開發(fā)，除此之外，軸手性聯(lián)芳基單膦配體也備受關(guān)注，并在各種不對稱催化中表現(xiàn)出良好的反應(yīng)活性以及突出的選擇性。（圖1A）盡管化學家們對軸手性膦化合物進行了大量的研究，但高效合成軸手性聯(lián)芳基單膦化合物的研究相對較少。常見的是利用Suzuki- Miyaura偶合反應(yīng)制備相應(yīng)的軸手性聯(lián)芳基膦化合物（圖1B）。華僑大學宋秋玲教授課題組一直致力于元素化學的研究，近些年在有機硼化學、有機氟以及有機磷化學方面取得了一系列研究進展(Acc. Chem. Res. 2021, doi: 10.1021/acs.accounts.1c00132; Chem. 2020, 6, 2347; Nat. Commun. 2021, 12, 441; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 3294; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 7322; Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 13421; Nat. Commun. 2019, 10, 5709; Chem. Sci. 2018, 9, 7666; ACS Cent. Sci., 2020, 6, 10, 1819; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 881; Cell Rep. Phys. Sci. 2020, 1, 100268; Chem. Commun. 2020, 56, 6469-6479 (feature article); Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 9197)。 近期，該課題組采用Catellani反應(yīng)策略，利用手性降冰片烯以芳基硼酸和苯乙烯類作為Catellani反應(yīng)的終止試劑 (第三個試劑)，合成一系列具有軸手性的含磷氧化合物（圖1C）。值得注意的是，當用1-萘硼酸作為終止試劑時，可以方便地構(gòu)建同時含有兩個軸手性的化合物，這是一般方法難以實現(xiàn)的。另外，這類化合物可以通過還原得到構(gòu)型專一的手性膦配體，在一些不對稱催化反應(yīng)中展現(xiàn)出很好的反應(yīng)活性以及選擇性。 圖1. 金屬催化對映選擇性構(gòu)建軸手性聯(lián)芳基單膦氧化物的概述 作者以1-碘代萘，(2-溴-3-甲級苯基)-二苯基氧膦以及苯乙烯作為模版底物進行了一系列的條件優(yōu)化。得到最優(yōu)反應(yīng)條件之后，多種不同的碘代物、溴代物以及苯乙烯類和芳基硼酸等底物進行考察，在該體系下均能以中等到好的收率以及可觀的ee值得到相應(yīng)的目標產(chǎn)物。值得注意的是，利用該策略，作者也制備出具有雙軸手性的分子（圖2所示）。 圖2. 底物擴展 為了驗證該反應(yīng)的實用性，作者對反應(yīng)進行了克級合成。并且對膦氧化合物進行了還原，得到了高產(chǎn)率高ee值的軸手性聯(lián)芳基單膦配體。利用這些軸手性聯(lián)芳基單膦配體在鈀催化的不對稱烯丙基化反應(yīng)中體現(xiàn)出很好的反應(yīng)活性以及選擇性（圖3所示）。 圖3. 克級反應(yīng)、還原以及應(yīng)用轉(zhuǎn)化 對于反應(yīng)的機理， 作者與鄭州大學藍宇教授課題組合作對該反應(yīng)機理進行了詳細的理論計算 （圖4所示），提出該反應(yīng)手性控制的具體步驟。并以3D影像手段呈現(xiàn)過渡態(tài)TS4的構(gòu)像以及其空間排斥現(xiàn)象（圖5所示）。以此作者提出了可能機理 （圖6所示），Pd（0）與芳基碘化物發(fā)生氧化加成，生成中間體I，中間體I與手性NBE進一步反應(yīng)形成配合物II。該配合物與帶有膦氧基團的芳基溴化物2進行氧化加成，得到手性Pd（IV）配合物III。隨后，發(fā)生還原消除和α-碳消除，以產(chǎn)生軸向手性Pd（II）絡(luò)合物IV，并再生成手性NBE。IV被終止的親核試劑3捕獲，獲得具有軸手性的雙芳基單膦氧化合物。 圖4. 自由能曲線圖 圖5. 過渡態(tài)TS4的3D構(gòu)像以及空間排斥現(xiàn)象 圖6. 反應(yīng)機理 綜上所述，作者完成了以芳基硼酸和苯乙烯作為終止試劑的不對稱Catellani反應(yīng)，合成了豐富的軸手性單膦氧化合物。該方法為軸手性單膦氧化物的制備提供了一種獨特的策略。對產(chǎn)物進行還原，以得到軸手性聯(lián)芳基單膦配體，這些配體在不對稱合成中具有巨大的應(yīng)用潛質(zhì)。該工作發(fā)表在CCS Chemistry，已在官網(wǎng)“Just Published”欄目上線。 文章詳情： Catalytic Atroposelective Catellani Reaction Enables Construction of Axially Chiral Biaryl Monophosphine Oxides Qiang Feng?, Xingxing Ma?, Wen Bao?, Shi-Jun Li, Yu Lan* and Qiuling Song* Cite this: CCS Chem. 2021, 3, 377–387 文章鏈接：https://doi.org/10.31635/ccschem.021.202000725
