在擴環(huán)或開環(huán)過程中高環(huán)張力的環(huán)狀底物是一種強大的工具，可以用來制作復雜和生物相關的分子。特別是“張力釋放”試劑——高張力能(>50 kcal/mol)的雙環(huán)或三環(huán)分子，通過橋接鍵的斷裂反應導致釋放張力，近年來越來越突出。其中包括雙環(huán)[1.1.0]丁烷(BCB)，雙環(huán)[2.1.0]戊烷，三環(huán)[1.1.1.01,3]戊烷(TCP)和1-氮雜雙環(huán)[1.1.0]丁烷(ABB)，張力釋放后可以得到環(huán)丁烷，環(huán)戊烷，雙環(huán)[1.1.1]戊烷和氮雜丁烷衍生物。更具體地說，磺?；〈?/span>BCB和雙環(huán)戊烷廣泛適用于與親核試劑或自由基物種的張力釋放環(huán)烷基化反應和環(huán)加成反應，其中所得到的磺?；蛇M一步衍生化處理。BCB可以很容易地通過砜定向的 C-H 官能化來多樣化。從廉價和容易獲得的材料中獲得1-磺?；p環(huán)[1.1.0]丁烷和雙環(huán)戊烷仍然是一個挑戰(zhàn)。Lindsay小組發(fā)現(xiàn)這些張力釋放試劑可以通過3-磺?；h(huán)丁醇中間體來獲得，這些中間體在激活后容易跨環(huán)閉合。作者報道了從現(xiàn)成的甲基砜和廉價的環(huán)氧氯丙烷制備1-磺?；p環(huán)[1.1.0]丁烷的一般方法。
作者最初研究了由甲基砜和對映體富集的環(huán)氧氯丙烷生成2-氯甲基取代的磺酰環(huán)丙烷，發(fā)現(xiàn)除了預期的環(huán)丙烷，3-磺?；h(huán)丁醇中間體被MsCl激活后能夠跨環(huán)親核取代生成二環(huán)[1.1.0]丁烷，產(chǎn)率為24%。
為了研究這種合成二環(huán)[1.1.0]丁烷的方法的可行性，作者選擇苯基甲基砜(1a)作為模型底物進行進一步優(yōu)化反應條件。第一階段使用n-Bu2Mg獲得磺?；h(huán)丁醇中間體，使用苯磺酰氯作為醇活化劑，在最終的跨環(huán)親核取代中使用n-BuLi收率最高。
該方法適用于各種甲基砜類。對于溴化BCB，最后階段使用的n-BuLi必須減少到1當量，以減少鋰-鹵素交換形成的脫溴產(chǎn)物的生成。大多數(shù)雙環(huán)[1.1.0]丁烷可以在一鍋合成，但雜環(huán)衍生物2m和2n以及脂肪族衍生物2o和2p需要在第二階段后進行水處理， KOt-Bu是最終跨環(huán)親核取代的最佳堿。
將這一方法應用于取代環(huán)氧氯丙烷衍生物，可以直接由甲基砜1a生成二環(huán)丁烷2s和2t。1-取代環(huán)氧氯丙烷也可以生成BCB衍生物，如2t。
通過對反應條件的調(diào)整，將該方法擴展到類似的磺?；〈p環(huán)[2.1.0] 戊烷3a - 3l。在這種情況下，HMPA作為助溶劑的加入顯著提高了收率，以(n-Bu)(s-Bu)Mg代替n-Bu2Mg作為初始堿。此外，最后階段采用t-BuLi代替n-BuLi作為基，以避免不可分離的雜質(zhì)的形成?？偟膩碚f，雙環(huán)戊烷產(chǎn)物3a?3l的產(chǎn)率略低于相應的BCB，這主要是由于活化的3-磺酰基環(huán)戊醇中間體發(fā)生了不完全反應和競爭消除。
作者使用對映體純的環(huán)氧化物獲得了高對映選擇性的雙環(huán)戊烷。為了保證反應的立體選擇性，要縮短第二階段的反應時間以減少分子間競爭取代。
總之,作者報道了一鍋法從甲基砜合成1-磺酰二環(huán)[1.1.0]丁烷和[2.1.0]二環(huán)戊烷。這兩個反應都可以在克級規(guī)模上進行，而且使用對映純的4-氯-1,2-環(huán)氧丁烷可以通過立體特異性途徑獲得高對映選擇性的二環(huán)戊烷。考慮到磺?；〈膹埩︶尫旁噭┰谟糜H核試劑或自由基中間體進行環(huán)烷基化過程中的作用，這種方法可能在生物相關分子的精細化和功能化中得到廣泛應用。
DOI: 10.1021/jacs.2c00923
