環(huán)丁烷在自然界中廣泛存在，且在合成應(yīng)用中也是一種有價值的構(gòu)建模塊，其可作為功能基團(tuán)進(jìn)行精確的空間定位。例如在藥物設(shè)計中，兩種不同烯烴之間的分子間 [2 + 2] 光環(huán)加成反應(yīng)，就是獲得此類化合物的最直接方法之一。環(huán)丁烷核心中的每個碳原子都可以是立體異構(gòu)中心，換言之，在這種情況下，對映面的分化更可以說是一種特別復(fù)雜的合成挑戰(zhàn)。近年來，對于環(huán)丁烷的對映選擇性光化學(xué)合成的研究工作有所增加，而催化對映選擇性的 [2 + 2] 光環(huán)加成化學(xué)中需要解決的一個關(guān)鍵問題在于在手性環(huán)境中底物的選擇性激發(fā)。由于光化學(xué)反應(yīng)在會激發(fā)后迅速發(fā)生，因此一旦底物與催化劑結(jié)合，其成為活性單線態(tài)或三線態(tài)就是至關(guān)重要的一個需要考量的問題。
圖片來源：J. Am. Chem. Soc.
最近，Technische Universit?t Mu?nchen 的Thorsten Bach教授在J. Am. Chem. Soc.上發(fā)表了一種通過手性布朗斯特酸催化的對映選擇性 [2 + 2] 光環(huán)加成反應(yīng)。其可將衍生自α,β-不飽和 β-芳基取代的醛和（1-氨基環(huán)己基）甲醇的N,O-縮醛，針對多種烯烴進(jìn)行對映選擇性 [2 + 2]光環(huán)加成的催化反應(yīng)。
圖片來源：J. Am. Chem. Soc.
該研究通過可見光照射（λ = 459 nm）進(jìn)行反應(yīng)，搭配具有 (R)-1,1'-bi-2-萘酚 (binol) 主鏈的手性磷酸(10 mol%) 作為催化劑，實現(xiàn)了19個相關(guān)實例，所得產(chǎn)物有著54-96%的反應(yīng)產(chǎn)率和84-98%的ee。
圖片來源：J. Am. Chem. Soc.
他們使用的這種具有 (R)-1,1'-bi-2-萘酚 (binol) 主鏈的手性磷酸催化劑，有著兩個噻噸酮基團(tuán)，其可通過間位取代的苯基連接到二元醇核心的 3 位和 3' 位。
圖片來源：J. Am. Chem. Soc.
此外，他們也通過核磁共振研究，證實了反應(yīng)過程中有亞胺離子的形成，該離子的作用是可與氫鍵一同輔助離子對中的酸離子相連。
圖片來源：J. Am. Chem. Soc.
而酸的催化活性則取決于噻噸酮端的情況，這也使得反應(yīng)中三線態(tài)能量的轉(zhuǎn)移更為容易，并能為對映面的分化產(chǎn)生效果。
參考文獻(xiàn)：Enantioselective [2 + 2] Photocycloaddition via Iminium Ions: Catalysis by a Sensitizing Chiral Br?nsted Acid
J. Am. Chem. Soc. 2021, jacs.1c05240
原文作者：Franziska Pecho, Yeshua Sempere, Johannes Gramuller, Fabian M. H?rmann, Ruth M. Gschwind, and Thorsten Bach*
