引言
烯醇鹽是有機化學(xué)中最有用的合成中間體之一，對其有效和選擇性制備的方法極為重要。盡管數(shù)十年來已經(jīng)發(fā)展了立體選擇生成帶有單個取代基的烯醇化物的方法，但如果像傳統(tǒng)方法那樣立體選擇性地制備帶有兩種取代基的烯醇化物時，無法提供通用的解決方案。盡管如此，科學(xué)家們還是開發(fā)了一些策略來立體選擇性地制備這種完全取代的烯醇酯衍生物，但事實證明，醛的全取代的烯酸酯明顯更具挑戰(zhàn)性。已報道的策略要求在低溫下操作敏感的有機金屬物質(zhì)，或使用化學(xué)計量的過渡金屬，這在這一具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域中尚有改進的余地。本文作者設(shè)計了新的路線，該路線以烯烴異構(gòu)化為出發(fā)點。從2，3-二取代的伯烯丙基硅烷基醚到多取代醛衍生的烯醇硅醚的熱力學(xué)驅(qū)動的異構(gòu)化。盡管已經(jīng)研究了通過催化烯烴的異構(gòu)化形成單取代的烯醇酯衍生物，但并未拓展到全取代的烯醇酯階段。作者猜測可能是因為兩種取代基的類似空間分布很容易導(dǎo)致立體異構(gòu)混合物。
圖一：反應(yīng)背景介紹
成果簡介
最近，以色列理工學(xué)院Ilan Marek教授在《ACIE》上發(fā)表了題為 “Stereoselective Access to Fully Substituted Aldehyde Silyl Enol Ethers by Iridium-Catalyzed Alkene Isomerization”的研究論文。在本文中，作者開發(fā)了一種簡單有效的催化方法，可通過烯烴異構(gòu)化立體選擇性地形成高取代的烯醇硅醚。最佳催化體系可能通過1，3-氫化物轉(zhuǎn)移機理進行，在此過程中，中間對烯丙基銥的幾何形狀控制著烯烴異構(gòu)化的立體選擇性和方向性。
研究過程
作者選取Ir金屬作為催化劑，是因為該金屬在烯烴立體特異性異構(gòu)化中表現(xiàn)出眾，并且報道了1,2-， 1,3- 氫轉(zhuǎn)移兩種機理。如圖所示，通過1,3-氫化物轉(zhuǎn)移機理異構(gòu)化的立體選擇性取決于中間體II對IIa的構(gòu)象支持（空間相互作用最小）。因此，R1和R2之間的空間性質(zhì)差異不會強烈影響立體選擇性。
圖二：機理的總結(jié)與猜想
作者在先前Ir催化的烯烴異構(gòu)化的經(jīng)驗指導(dǎo)下，確定了能夠?qū)⑷〈南┍坠柰榛?a立體選擇性異構(gòu)化為異構(gòu)烯醇硅醚2a的條件，產(chǎn)率為87％。然后我們測試了底物1b（1a的區(qū)域異構(gòu)體）的反應(yīng)性，令人高興的是，根據(jù)1,3-氫化物轉(zhuǎn)移機理的預(yù)期，Z-甲硅烷基烯醇醚2b以91％的產(chǎn)率提供了可檢測的單一異構(gòu)體。因此，通過選擇底物，異構(gòu)化的區(qū)域?qū)Ｒ恍允沟每梢噪S意獲得產(chǎn)物的任一立體異構(gòu)體。
圖三：反應(yīng)的立體選擇性
作者發(fā)現(xiàn)在1mol％的Ir催化劑存在下，一系列硅烷基保護的烯丙醇經(jīng)歷異構(gòu)化，從而確立了該方法的普適性。以高收率和立體選擇性形成含甲硅烷基醚的烯醇硅醚2c-g，而沒有競爭異構(gòu)化以產(chǎn)生區(qū)域異構(gòu)體產(chǎn)物。相反的立體異構(gòu)體2i是從區(qū)域異構(gòu)底物生成的。使用我們的方法，也可以以純Z異構(gòu)體形式獲得α-丙烯酸化的烯醇硅醚（2j和2k）。含乙烯基硼酸酯2l，乙烯基硅烷2n，雙官能乙烯基烯丙基硼酸酯2m和烯丙基硅烷2o和2p同樣適用。含酯的烯醇硅醚2q和2r的生成突出了陽離子Ir催化劑對Lewis堿性官能團的耐受性。還制備了具有不同硅烷基的2s-u。Z-2v的形成具有完全的立體選擇性，即使在擁擠的雙環(huán)環(huán)境中，也強調(diào)了催化體系的能力。
圖四：底物拓展
作者想知道異構(gòu)化是否可以進行更長的距離進行。盡管1y在4個位置上高效地進行了異構(gòu)化，具有較高的區(qū)域選擇性和立體選擇性，但支鏈底物1z（產(chǎn)物為2a），具有92/8 E /Z的比率，在標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)條件下轉(zhuǎn)化率僅為12％。該結(jié)果可以歸因于以下事實：遵循1，3-氫化物轉(zhuǎn)移機理的1z異構(gòu)化必須通過不穩(wěn)定的π-烯丙基剛性中間體進行，該中間體具有向內(nèi)的CH3或CH2OTBS取代基。略微修改的條件，包括PCy3配體的量，并且沒有催化劑的氫化活化作用，導(dǎo)致1z到2a的完全轉(zhuǎn)化，但是得到了66/34 E/Z。
圖五：鏈行走策略的考察
作者檢查了1aa的異構(gòu)化，盡管在標(biāo)準(zhǔn)異構(gòu)化條件下1a可以單一地生產(chǎn)2a，但作者懷疑1aa可能無法進行直接異構(gòu)化為2a，這是由于假定的π-烯丙基銥中間體的空間擁塞，而不是異構(gòu)化得到區(qū)域異構(gòu)體1b，已顯示其產(chǎn)生Z-異構(gòu)體2b。將純1aa置于標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)條件下會導(dǎo)致對Z-異構(gòu)體2b的完全選擇性。當(dāng)使用每個Ir中心具有2個膦配體的修飾條件時，1a異構(gòu)化得到2a，具有91/9選擇性，而1aa則產(chǎn)生幾乎等摩爾的2a和2b混合物。
圖六：反應(yīng)過程的研究
相應(yīng)的氘代底物1a-d2和1aa-d2闡明了兩條不同的途徑1a和1aa經(jīng)歷的情況：1a-d2產(chǎn)生2a-d2，其特征為電子立體化學(xué)和氘在烯烴和烯丙基亞甲基位置的摻入由直接的1,3-氫化物轉(zhuǎn)移引起，而1aa-d2導(dǎo)致2b-d2，顯示Z-立體化學(xué)和氘在烯烴和烯丙基甲基位置的結(jié)合。因此，通過該催化體系的異構(gòu)化是立體特異性的，其方向性和立體選擇性由中間的對-烯丙基銥物質(zhì)的穩(wěn)定性決定。
圖七：氘代實驗
總結(jié)與展望
總之，作者開發(fā)了一種簡單有效的催化方法，可通過烯烴異構(gòu)化立體選擇性地形成高取代的烯醇硅醚。最佳催化體系可能通過1，3-氫化物轉(zhuǎn)移機理進行，在此過程中，中間對烯丙基銥的幾何形狀控制著烯烴異構(gòu)化的立體選擇性和方向性。
文獻鏈接
DOI: 10.1002/anie.202005058
