過渡金屬催化的烯烴雙官能團(tuán)化可以一步形成兩個(gè)化學(xué)鍵, 是快速構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(tuán)化的研究在合成領(lǐng)域受到了較大關(guān)注[2]. 由于非活化烯烴具有低反應(yīng)性、低極化率和β-H消除的趨勢(shì)高等特點(diǎn), 目前其不對(duì)稱轉(zhuǎn)化主要局限于分子內(nèi)雙組分反應(yīng). 三組分的烯烴雙官能團(tuán)化的反應(yīng)主要是自由基參與的乙烯基芳烴的不對(duì)稱官能團(tuán)化,其中的關(guān)鍵是手性過渡金屬催化劑捕獲芐基自由基[3]. 然而, 該不對(duì)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(shí)現(xiàn)分子間非活性烯烴的對(duì)映選擇性的控制仍是該領(lǐng)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(tuán)化反應(yīng)的發(fā)展, 極大地拓展了該領(lǐng)域的范圍[4]. 2018年, 東華大學(xué)先進(jìn)低維材料中心儲(chǔ)玲玲課題組通過利用弱相互作用導(dǎo)向的策略, 實(shí)現(xiàn)了鎳催化的非活化烯烴的三組分碳?；磻?yīng)[5]. 該方法先將自由基加成到烯烴形成烷基自由基, 隨后被酰基鎳絡(luò)合物捕獲, 一步高效構(gòu)建兩個(gè)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(xué)選擇性的關(guān)鍵是烯烴底物的弱螯合基團(tuán)的存在, 但尚無法控制其對(duì)映選擇性. 在此基礎(chǔ)上, 作者設(shè)想使用手性配體, 同時(shí)利用導(dǎo)向基團(tuán)與鎳物種之間的弱配位效應(yīng), 來調(diào)控自由基與鎳結(jié)合的立體化學(xué), 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)分子間三組分非活化烯烴的催化對(duì)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(duì)稱氟烷基芳基化 通過嘗試多種具有不同導(dǎo)向基團(tuán)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?yàn)槠漪驶系难踉涌梢耘c鎳物種相互作用形成一個(gè)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(dǎo)向基團(tuán)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(jìn)一步對(duì)配體的取代基進(jìn)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(duì)映選擇性. 作者對(duì)底物拓展的研究表明, 該反應(yīng)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(duì)映選擇性生成相應(yīng)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(tuán)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(duì)高對(duì)映選擇性的控制至關(guān)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(xué)選擇性, 當(dāng)使用同時(shí)含有氯、溴原子的雜芳烴時(shí), 對(duì)碳溴鍵具有專一反應(yīng)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(duì)映選擇性獲得相應(yīng)產(chǎn)物. 隨著氟烷基碳鏈的延長(從C2到C10), 反應(yīng)效率小幅度下降, 推測(cè)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(yīng)擴(kuò)大到克級(jí)規(guī)模時(shí)仍然能夠得到同等級(jí)別的收率和對(duì)映選擇性, 充分證明了該反應(yīng)的實(shí)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(jìn)行轉(zhuǎn)化, 得到光學(xué)純的幾種相應(yīng)的有機(jī)合成通用中間體(Scheme 3), 這些手性含氟烷基中間體可應(yīng)用于藥物和農(nóng)用化學(xué)品領(lǐng)域. 圖式3 產(chǎn)物的衍生化 綜上所述, 儲(chǔ)玲玲課題組通過螯合作用輔助, 首次實(shí)現(xiàn)了鎳催化非活化烯烴的三組分的不對(duì)稱1,2-雙官能團(tuán)化反應(yīng). 該方案提供了一種從簡(jiǎn)單易得的起始材料出發(fā), 高效構(gòu)建具有優(yōu)異對(duì)映選擇性的一系列手性β-氟烷基芳基烷烴的方法. 這一導(dǎo)向基團(tuán)輔助的自由基策略也為實(shí)現(xiàn)非活化烯烴的多組分不對(duì)稱轉(zhuǎn)化提供了新的思路, 必將產(chǎn)生重大影響. 東華大學(xué)先進(jìn)低維材料中心儲(chǔ)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.
