作為最小的不飽和環(huán)狀分子, 環(huán)丙烯獨特的剛性結(jié)構(gòu)和多變的反應(yīng)活性吸引了化學(xué)家的研究興趣. 自1922年Demjanov[1]報道了環(huán)丙烯化合物的首例合成以來, 現(xiàn)已發(fā)展了一系列環(huán)丙烯的合成方法. 手性環(huán)丙烯的合成是通過炔烴和重氮化合物的[2＋1]不對稱環(huán)加成反應(yīng). 根據(jù)底物的不同, 這些不對稱環(huán)加成反應(yīng)可以分為四類: (a)末端炔烴和單取代重氮化合物的反應(yīng), (b)末端炔烴和雙取代重氮化合物的反應(yīng), (c)非末端炔烴和雙取代重氮化合物的反應(yīng), (d)非末端炔烴和單取代重氮化合物的反應(yīng). 在這四類反應(yīng)中, 末端炔烴和單取代重氮化合物的不對稱反應(yīng)相對容易進行. 1992年, Doyle和Müller等[2]報道了手性銠催化劑[Rh2(5R-MEPY)4]促進的末端炔烴和重氮醋酸酯之間的不對稱環(huán)丙烯基化反應(yīng)(Scheme 1a).隨后各種手性催化劑包括[Rh2(OAc)- (DPTI)3][3]、Ir(salen)衍生物[4]和[Co(3,5-diMes-Chen- Phyrin)][5]等被先后報道用于末端炔烴和單取代重氮化合物的不對稱[2＋1]環(huán)加成反應(yīng).
相對而言, 其它三類不對稱[2＋1]環(huán)加成反應(yīng)較為困難. 2004年, Davies課題組[6]報道了在手性銠催化劑[Rh2(S-DOSP)4]作用下, 末端炔烴與芳基重氮醋酸酯的對映選擇性環(huán)丙烯化反應(yīng)(Scheme 1b). 2012年, Davies小組[7]又實現(xiàn)了在手性雙金絡(luò)合物[(S)-xylylBINAP- (AuCl)2]催化下非末端炔烴和芳基重氮醋酸酯的不對稱環(huán)加成反應(yīng)(Scheme 1c).他們認(rèn)為: 金催化相對于常用的銠催化而言, 由于反應(yīng)中間體金卡賓絡(luò)合物對立體位阻不那么敏感, 因此能夠高效地控制donor/acceptor卡賓和位阻較大的末端炔烴反應(yīng)的立體選擇性. 令人遺憾的是, 非末端炔烴和單取代重氮化合物的不對稱[2＋1]環(huán)加成反應(yīng)一直沒有報道(Scheme 1d).
最近天津大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系馬軍安教授課題組報道了利用他們發(fā)展的二氟亞甲基砜基重氮化試劑(PhSO2CF2CHN2,Ps-DFA)[8], 成功地實現(xiàn)了首例Rh(II)催化不對稱非末端炔烴與單取代卡賓前體的環(huán)加成反應(yīng)(Scheme 2)[9].
他們發(fā)現(xiàn)在較低的溫度下Du Bois催化劑[Rh2esp2]可以催化非末端炔烴和Ps-DFA的反應(yīng), 以中等產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物. 他們進一步篩選不同的手性Rh(II)催化劑, 包括Rh2(S-DOSP)4,Rh2(OAc)(DPTI)3和Rh2(S-PTTL)4. 其中Rh2(S-PTTL)4[10]可以得到較高的產(chǎn)率和ee值. 最后通過對配體的優(yōu)化, 發(fā)現(xiàn)Rh2(S-TCPTTL)4可以顯著地提高ee值. 在最優(yōu)反應(yīng)條件下, 一系列非末端炔烴均能以較高的收率和ee值得到對映體富集的偕二氟亞甲基砜基取代的環(huán)丙烯化合物. 該反應(yīng)具有廣泛的底物普適性和官能團兼容性. 例如苯環(huán)上取代的強吸電子基:CN、CF3和NO2均能兼容. 萘環(huán)、噻吩環(huán)以及吡啶環(huán)取代的炔烴底物也同樣適用.
該反應(yīng)得到的環(huán)丙烯產(chǎn)物能夠發(fā)生脫砜化、氫化還原、Diels-Alder反應(yīng)以及Pauson-Khand反應(yīng)等, 這些轉(zhuǎn)化反應(yīng)具有高度的立體選擇性, 通過這些轉(zhuǎn)化反應(yīng)可得到在合成上非常有用的手性含氟合成砌塊(Scheme 3).
總之, 馬軍安教授課題組的工作解決了非末端炔烴和單取代卡賓前體的對映選擇性環(huán)加成問題, 豐富了構(gòu)建手性環(huán)丙烯的合成方法學(xué). 但還有一些問題尚待研究, 例如三氟甲基取代的卡賓前體與末端炔烴以及非末端炔烴的不對稱環(huán)加成反應(yīng).
該文發(fā)表在Chin.J.Org.Chem.2020,40(3):806-807. DOI:10.6023/cjoc202000011
