苯炔，自1902年由Stoermer和Kahlert首次提出以來，已有一百多年的歷史，其相關(guān)研究發(fā)展至今，取得了豐富的研究成果。苯炔的突出特性是可高效地在苯環(huán)上同時構(gòu)建兩個新的官能團(tuán)，具有步驟經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。然而，與苯炔相比，對同樣是具有角張力的高活性中間體環(huán)己炔的研究仍相對落后，直到近幾年才開始受到越來越多的關(guān)注。但是，在以往的報道中，環(huán)己炔從反應(yīng)模式和反應(yīng)效率上往往不如苯炔。一個值得化學(xué)家們思考的問題是：能否發(fā)現(xiàn)一些新穎的反應(yīng)體系，使環(huán)己炔在這些體系中表現(xiàn)出優(yōu)于苯炔的反應(yīng)活性或選擇性?！?/p>
圖1. 研究背景 吉林大學(xué)李楊教授自獨(dú)立工作以來，一直致力于利用苯炔中間體實現(xiàn)多取代苯的構(gòu)建，并取得了一系列研究成果，如利用其課題組開發(fā)的多米諾苯炔試劑實現(xiàn)了親核-ene串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)（圖2a, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3555）。為彌補(bǔ)該反應(yīng)原子經(jīng)濟(jì)性不足的缺點，近期，李楊教授課題組進(jìn)一步提出，將metallo-ene反應(yīng)引入到多米諾苯炔過程中，從而重現(xiàn)1,2,3-三官能化轉(zhuǎn)化（圖2b）。 圖2. 前期工作及課題設(shè)計 為實現(xiàn)上述設(shè)想，作者首先將研究對象鎖定在烯丙基硅、硼、錫化合物上（圖3a）。經(jīng)初步探索，發(fā)現(xiàn)只有烯丙基錫能與苯炔發(fā)生metallo-ene反應(yīng)，但同時不可控地發(fā)生了經(jīng)典的hydrogen-ene反應(yīng)。僅有當(dāng)環(huán)己烯基錫作為底物時，才得到單一的stannum-ene反應(yīng)產(chǎn)物（圖3b）。令人驚喜的是，當(dāng)使用環(huán)己炔時，其stannum-ene反應(yīng)不僅能高效發(fā)生，且無hydrogen-ene反應(yīng)產(chǎn)物（圖3b）。此環(huán)己炔反應(yīng)的底物適用范圍更加廣泛，不但可構(gòu)建季碳中心，且炔丙基錫和聯(lián)烯基錫均能實現(xiàn)類似轉(zhuǎn)化。為探究苯炔及環(huán)己炔在stannum-ene反應(yīng)中化學(xué)選擇性差異的來源，作者與藍(lán)宇教授重慶大學(xué)課題組合作，開展了理論計算研究（圖3c），通過使用形變能/結(jié)合能（distortion/interaction）模型算法，發(fā)現(xiàn)環(huán)己炔的stannum-ene反應(yīng)是晚期過渡態(tài)，即環(huán)己炔與烯丙基錫的距離同苯炔體系相比更近，這導(dǎo)致了更高的Pauli排斥力，同時增加了烯丙位錫、氫與環(huán)己炔之間Pauli排斥力的差異，從而使錫/氫-ene反應(yīng)選擇性大幅增高。 圖3. 苯炔/環(huán)己炔與烯丙基錫的stannum-ene反應(yīng) 最后作者對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了應(yīng)用衍生化，并將該反應(yīng)用于多米諾苯炔的親核-ene反應(yīng)中，實現(xiàn)了連續(xù)三取代苯的構(gòu)建，展現(xiàn)了該stannum-ene體系的潛在應(yīng)用價值（圖4）。 圖4. 衍生化研究 綜上，李楊教授課題組與藍(lán)宇教授課題組合作報道了苯炔/環(huán)己炔與烯丙基錫協(xié)同的stannum-ene反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)環(huán)己炔在化學(xué)選擇性及反應(yīng)效率上均遠(yuǎn)超苯炔。理論計算表明，Pauli排斥力是導(dǎo)致反應(yīng)差異性的主要因素。該工作不僅發(fā)現(xiàn)了一種新穎的角張力環(huán)炔化學(xué)反應(yīng)，還揭示了環(huán)己炔與苯炔之間不同的反應(yīng)特性，為化學(xué)工作者深入理解這兩種環(huán)炔中間體的特性提供了一定參考。 論文信息： The Stannum–Ene Reactions of Benzyne and Cyclohexyne with Superb Chemoselectivity for Cyclohexyne Lianggui Li, Chunhui Shan, Jiarong Shi, Wensheng Li, Prof.?Dr. Yu Lan, Prof.?Dr. Yang Li Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117351
