西安交通大學(xué)化學(xué)系段新華教授及其課題組
如何方便、簡潔地構(gòu)建稠環(huán)分子是合成化學(xué)中的重點研究課題[1]. 利用類烯炔底物的串聯(lián)反應(yīng)構(gòu)建多環(huán)化合物是目前最簡潔、實用的策略之一[2]. 然而, 烯炔底物在串聯(lián)轉(zhuǎn)化過程中通常依賴于過渡金屬催化劑或較為苛刻的反應(yīng)條件. 另外, 該類反應(yīng)在現(xiàn)代合成工業(yè)中的應(yīng)用中往往受限于一些固有缺陷, 例如產(chǎn)率低下、操作繁瑣以及官能團耐受性較差等. 因此, 發(fā)展綠色、廉價的烯炔底物的串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)策略并將其應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中仍然有待于探索.
碘是一種廉價的非金屬試劑, 在諸多反應(yīng)中表現(xiàn)出了操作簡便、節(jié)約資源以及省時省工等優(yōu)勢. 眾所周知, 碘正離子與不飽和鍵配位可得到相應(yīng)的碘鎓離子, 該鎓離子可與各種類核基團反應(yīng)得到開環(huán)產(chǎn)物[3]. 因此, 由于反應(yīng)體系簡單、操作便捷以及官能團兼容性高等優(yōu)點, 串聯(lián)碘環(huán)化反應(yīng)在構(gòu)建各類多環(huán)體系中具有明顯的優(yōu)勢[4～10].
最近, 西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院權(quán)正軍課題組和蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院梁永民課題組報道了基于1-烯- 6,11-二炔底物的串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)(Scheme 1)[11]. 在反應(yīng)設(shè)計中, 他們推測了兩種反應(yīng)路徑: 包括Meyer-Schuster重排過程, 以及碘負(fù)離子對聯(lián)烯碳正離子的進攻. 路徑A中一步構(gòu)建了四個化學(xué)鍵, 整體環(huán)化過程表現(xiàn)出良好的步驟經(jīng)濟性, 所得多環(huán)產(chǎn)物2a也是許多天然產(chǎn)物和藥物活性分子的關(guān)鍵骨架結(jié)構(gòu). 而在路徑B中, 僅僅發(fā)生了炔丙醇二碘化反應(yīng), 而未進一步環(huán)化.
圖式1 基于1-烯-6,11-二炔底物的串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)設(shè)計
該反應(yīng)體系具有良好的官能團兼容性, 底物結(jié)構(gòu)中帶有硝基、氰基和乙酰基等都能轉(zhuǎn)化(Schemes 2, 3). 另外, 該反應(yīng)體系可以放大到克級規(guī)模, 并且所得碘代產(chǎn)物還能夠通過消除反應(yīng)合成相應(yīng)的苯并[f]異喹啉衍生物(Scheme 4).
圖式2 底物拓展
圖式3 底物拓展
圖式4 可能的反應(yīng)機理
作者對機理做出了解釋: 炔丙醇1a在碘正離子的促進下脫除羥基生成炔丙基碳正離子中間體A, A共振雜化為聯(lián)烯碳正離子中間體B, 體系中的水分子親核進攻B得到中間體C, 另一碘正離子與C的炔鍵配位生成相應(yīng)的碘鎓離子, 再通過烯醇互變異構(gòu)和分子內(nèi)環(huán)化后生成中間體D, D的萘環(huán)部分對新生成的碘鎓離子再次進行分子內(nèi)exo型進攻后得到中間體E, 最終消除一分子碘單質(zhì)得到環(huán)化產(chǎn)物2a (Scheme 4).
綜上, 作者發(fā)展了碘促進的1-烯-6,11-二炔的串聯(lián)環(huán)異構(gòu)化反應(yīng), 合成了一系列碘代四氫苯并[f]異喹啉及四氫苯并菲的衍生物. 該反應(yīng)體系表現(xiàn)出了良好的官能團兼容性, 且不使用昂貴的過渡金屬催化劑. 從合成策略的角度來看, 該反應(yīng)一步合成了兩個環(huán)體系, 構(gòu)建了一個碳氧鍵、一個碳碘鍵和兩個碳碳鍵, 這些都為今后類似構(gòu)架分子的構(gòu)建提供了工具.
西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院權(quán)正軍教授
該文發(fā)表在Chin.J.Org.Chem.2020,40(6):1794-1796.
DOI:10.6023/cjoc202000033,
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