烯丙基化合物的1,3-烷基遷移反應(yīng)是一類非常有意思的轉(zhuǎn)化，此類反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜碳骨架的重新構(gòu)筑。雖然從熱力學(xué)上講，烷基的[1s,3s]遷移反應(yīng)是對稱性禁止的反應(yīng)；但是根據(jù)目前的報(bào)道，烷基的1,3-遷移反應(yīng)可以通過連續(xù)的 C-C 鍵斷裂和重組的途徑實(shí)現(xiàn)。最近，普林斯頓大學(xué)的Robert R. Knowles課題組基于質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移策略實(shí)現(xiàn)了烯丙基醇的1,3-烷基遷移反應(yīng)（Figure 1a）。在他們的研究中，底物醇的O-H 鍵可以在激發(fā)態(tài)的氧化劑和弱的Br?nsted堿的聯(lián)合作用下生成活性的烷氧基自由基中間體。隨后，烷氧基自由基發(fā)生β-鍵斷裂實(shí)現(xiàn)鄰位碳碳鍵的斷裂得到α,β-不飽和羰基化合物和烷基自由基，然后通過新的自由基共軛加成、重組得到新的碳碳鍵。從反應(yīng)上來講，1,3-烷基遷移的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了烯酮化合物1,2-加成到1,4-加成的轉(zhuǎn)化。在此項(xiàng)工作之前，基于Renaud課題組和Galatsis課題組的工作，Knowles課題組已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了環(huán)狀烯丙基醇的擴(kuò)環(huán)反應(yīng)合成環(huán)酮類化合物?；诖?，Knowles課題組又成功實(shí)現(xiàn)了無環(huán)烯丙基醇類底物的1,3-烷基遷移反應(yīng)以及脂肪環(huán)烯丙基醇類底物的縮環(huán)反應(yīng)（Figure 1b）。相關(guān)研究成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上（DOI: 10.1002/anie.202105285）。
（來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
作者首先提出了如下的反應(yīng)機(jī)理（Figure 2），首先，三價銥催化劑在光照條件下被激發(fā)為激發(fā)態(tài)的銥催化劑。激發(fā)態(tài)的銥催化劑氧化對甲氧基取代的烯丙基底物得到烯丙基自由基中間體I，然后，其在Br?nsted堿的作用下得到關(guān)鍵的烷氧基中間體II。自由基類型的烷氧基中間體經(jīng)歷C-C鍵斷裂得到烷基自由基以及α,β-不飽和酮。烷基自由基以及α,β-不飽和酮發(fā)生自由基的共軛加成生成新的碳碳鍵以及親電類型的α-酰基自由基IV。最后，IV經(jīng)過能量轉(zhuǎn)移和電子轉(zhuǎn)移的過程得到目標(biāo)產(chǎn)物1a同時三價銥催化劑循環(huán)再生。
（來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
接下來，作者在之前發(fā)展的光催化環(huán)狀烯丙基醇擴(kuò)環(huán)反應(yīng)條件的基礎(chǔ)上，對反應(yīng)中用到的Br?nsted堿以及反應(yīng)溶劑進(jìn)行了優(yōu)化（Table 1）。研究發(fā)現(xiàn)，2,4,6-三甲基吡啶為此類反應(yīng)最優(yōu)的堿、三氟甲苯是反應(yīng)最優(yōu)的溶劑劑，反應(yīng)結(jié)束之后可以得到95%收率的目標(biāo)產(chǎn)物。此外，反應(yīng)在無可見光或者無光敏劑的條件下無法進(jìn)行。
（來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
接下來，作者對烯丙基醇的底物適用范圍進(jìn)行了研究（Table 2）。值得注意的是，除了三級烯丙醇類底物，二級烯丙醇（12-16）也能夠發(fā)生此類反應(yīng)。對于芳基烷基取代的烯丙基醇，碳碳鍵斷裂反應(yīng)選擇性發(fā)生在烷基一側(cè)。此外，作者對各種衍生的烯丙基醇進(jìn)行了底物適應(yīng)性研究，都可以得到烷基遷移的產(chǎn)物。有意思的是，作者還對環(huán)狀烯丙基醇類化合物進(jìn)行了底物適用性研究（25-30），反應(yīng)結(jié)束之后可以得到縮環(huán)的產(chǎn)物或者碳骨架重排的產(chǎn)物。
（來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
最后，作者發(fā)現(xiàn)，添加量苯基乙烯基酮（PVK）的加入可以提高目標(biāo)化合物的生成速率和產(chǎn)率（scheme 1）。通過對反應(yīng)條件的改變，6a、8a、10a、17a和22a的產(chǎn)率都有不同程度的提高。
（來源：Angew. Chem. Int. Ed.）
總結(jié)：Knowles課題組繼實(shí)現(xiàn)了光催化環(huán)狀烯丙基醇的擴(kuò)環(huán)反應(yīng)合成環(huán)酮類化合物之后，通過反應(yīng)條件的改變，實(shí)現(xiàn)了光催化烯丙基醇的1,3-烷基遷移反應(yīng),高效地合成了一系列鏈狀和環(huán)狀酮類化合物。
