手性環(huán)丙烷類化合物, 不僅是一類重要的合成子，而且廣泛地存在于藥物和生物活性分子中。因此，發(fā)展一種高效區(qū)域選擇性和立體選擇性的方法合成官能團化的環(huán)丙烷，對于復雜分子的合成與藥物開發(fā)具有重要意義。
金屬催化利用芳基硼酸的環(huán)丙烯的氫芳基化反應是向環(huán)丙烯中引入多樣性芳基的高效和原子經(jīng)濟性的方法之一。但是僅有的一例是由Marek課題組報道的貴金屬銠催化環(huán)丙烯和芳基硼酸的不對稱氫芳基化反應。廉價金屬鈷催化的環(huán)丙烯和芳基硼酸或者呋喃硼酸的不對稱氫芳基化反應尚未見報道。實現(xiàn)鈷催化的環(huán)丙烯不對稱氫芳基化反應的難點主要在于如何提高芳基硼酸的活性和反應的官能團兼容性。
2019年起，本課題組開始對于鈷催化的環(huán)丙烯不對稱氫官能團化反應進行了深入的研究,實現(xiàn)了鈷催化利用烯基硼酸的環(huán)丙烯的不對稱氫烯基化反應，以及利用環(huán)丙醇開環(huán)原位產(chǎn)生高烯醇鈷中間體，進而與環(huán)丙烯發(fā)生不對稱氫烷基化反應，高立體選擇性構(gòu)建了烯基和烷基取代環(huán)丙烷。該反應反應條件溫和，底物范圍廣，官能團兼容性好，為原子經(jīng)濟性的反應。在課題組前期研究的基礎上，本課題組又發(fā)展了一種鈷絡合物催化環(huán)丙烯和芳基硼酸或者呋喃硼酸的不對稱氫芳基化反應，實現(xiàn)了手性環(huán)丙烷的高效立體選擇性地構(gòu)建。相關工作發(fā)表在Asian Journal of Organic Chemistry上。 在最優(yōu)條件下，作者對芳基硼酸和環(huán)丙烯的適用范圍進行了考察。鄰位、間位或?qū)ξ蝗〈姆蓟鹚岫伎梢暂^高的收率和對映選擇性得到相應的手性環(huán)丙烷化合物。與文獻報道銠催化環(huán)丙烯和雜芳基硼酸不對稱加成相比，鈷催化環(huán)丙烯和雜芳基硼酸不對稱加成反應可以取得更高的收率和更優(yōu)異的立體選擇性。眾所周知，雜芳基取代環(huán)丙烷是一類重要的合成中間體，對于有生物活性的分子的合成有重要意義。值得一提的是，苯并呋喃取代的硼酸也可以以59–86%的產(chǎn)率，95:5的非對映選擇性，95:5-99:1的立體選擇性轉(zhuǎn)化為相應產(chǎn)物。同樣，該反應也適用于不同取代基的環(huán)丙烯。 為了初步了解反應機理，作者進行了一系列控制實驗、氘代實驗。研究發(fā)現(xiàn)，當用氘代甲醇代替甲醇時，產(chǎn)物中沒有發(fā)現(xiàn)氘原子。這表明硼酸是碳–鈷鍵質(zhì)子化的唯一質(zhì)子源。這樣的結(jié)果與我們的鈷催化環(huán)丙烯的不對稱氫烯基化反應體系相似，但與銠催化的過程不同。在銠催化過程中，水為碳–金屬鍵的質(zhì)子化提供質(zhì)子?；谏鲜鲇^察結(jié)果和我們之前的實驗結(jié)果，作者提出了可能的催化循環(huán)。在叔丁醇鋰存在下，硼酸首先和鈷絡合物發(fā)生轉(zhuǎn)金屬反應，生成鈷中間體Ⅱ，環(huán)丙烯插入，得到中間體Ⅲ。最后，在硼酸的作用下，得到的氫芳基化產(chǎn)物。 在該工作中，作者發(fā)展了首例鈷絡合物催化環(huán)丙烯和芳基硼酸的不對稱氫芳基化反應，實現(xiàn)了手性環(huán)丙烷的高效立體選擇性地構(gòu)建反應，該反應具有廣泛的底物適用性，并為藥物分子的合成提供了一種簡便高效的方法。 論文信息 Cobalt-Catalyzed Diastereo- and Enantioselective Hydroarylation of Cyclopropenes with Arylboronic Acids Jiwu Zhang, Lei Wang, Prof. Qinglei Chong, Prof.?Dr. Fanke Meng Asian Journal of Organic Chemistry DOI: 10.1002/ajoc.202200720
