環(huán)狀結構如吡啶、環(huán)戊烷或者它們的組合在小分子藥物和天然產物中是重要的結構單元。同時，雙環(huán)[1,1,0]己烷化合物也作為鄰位或間位取代苯的三維生物電子等排體而受到藥物研發(fā)領域的重點關注。然而現有合成多取代環(huán)戊烷、雙環(huán)[1,1,0]己烷的方法往往步驟較長、操作復雜，且取代類型較少。因此，發(fā)展快速、模塊化構建帶有吡啶取代五元碳環(huán)及雙環(huán)[1,1,0]己烷類化合物的方法對拓展藥物結構空間具有重要的價值。
西安交通大學李鵬飛教授課題組在多年來硼化學和新催化反應研究基礎上，提出一種以硼中心自由基代替過渡金屬催化劑的思路，實現了底物范圍遠超相關金屬催化劑的環(huán)加成反應（JACS, 2022, 144, 8870）。接著，針對已知[3+2]環(huán)加成反應依賴于近程啟動基團的局限性，提出自由基經雜芳環(huán)透射傳遞的概念，利用簡單的聯硼酸酯為催化劑前體，實現了遠程啟動的4-吡啶基環(huán)丙烷與烯烴和炔烴的 [3+2] 反應。該反應提供了一種模塊化、原子經濟、無金屬參的高效一步合成吡啶取代環(huán)戊烷、環(huán)戊烯以及雙環(huán)[2.1.1]己烷的新方法。
在最優(yōu)條件下，作者對吡啶三元環(huán)底物及烯烴、炔烴的適用范圍進行了充分考察。結果表明，反應對于多種多樣取代的底物都能得到較好的收率，可以兼容一系列藥物分子的后期官能團化。當使用吡啶基雙環(huán)[1.1.0]丁烷為反應物與烯烴反應時，在大多數情況下能以高收率獲得傳統(tǒng)方法難以獲得的吡啶取代雙環(huán)[1,1,0]己烷。 最后，通過一系列機理實驗和DFT計算研究，作者提出了反應的催化機理，包括硼中心自由基引發(fā)的單電子透射傳遞、吡啶去芳化、[3+2]自由基環(huán)加成、吡啶再芳香化和硼自由基轉移的過程。這一遠程自由基透射傳遞的概念有效利用了N與B之間的電性互補特征，不僅為合成相關復雜環(huán)狀化合物提供了獨特方法，還為芳環(huán)化合物遠程觸發(fā)反應提供了新策略，也為主族元素催化的發(fā)展提供了新思路。 論文信息 Diboron(4)-Catalyzed Remote [3+2] Cycloaddition of Cyclopropanes via Dearomative/Rearomative Radical Transmission through Pyridine Ming Xu, Zhijun Wang, Zhaohui Sun, Yizhao Ouyang, Zhengwei Ding, Tao Yu, Liang Xu, Pengfei Li 文章的第一作者是西安交通大學的博士研究生徐鳴。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202214507
