在有機(jī)合成化學(xué)中，構(gòu)建碳-碳鍵的高效方法對(duì)于復(fù)雜分子的構(gòu)建至關(guān)重要。交叉偶聯(lián)反應(yīng)，尤其是Suzuki–Miyaura反應(yīng)，作為這一領(lǐng)域的經(jīng)典方法，已被廣泛應(yīng)用于藥物分子、材料化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。然而，盡管已有多種親電核試劑被用于這些反應(yīng)中，（圖1a）砜類化合物作為親電核試劑的應(yīng)用卻相對(duì)較少。自1979年首次被用于交叉偶聯(lián)反應(yīng)以來，砜類化合物因其化學(xué)穩(wěn)定性和高可調(diào)性被認(rèn)為是有前途的交叉偶聯(lián)反應(yīng)試劑。然而，砜類化合物的高酸性導(dǎo)致其在手性選擇性、手性專一性及手性收斂性偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用一直存在挑戰(zhàn)，特別是在非三級(jí)體系中，能否實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化尚存疑問。砜類化合物的研究進(jìn)展主要集中在其作為反應(yīng)物進(jìn)行預(yù)功能化處理的能力上，這種能力極大地增加了分子的復(fù)雜性。然而，在現(xiàn)有的去磺?；悸?lián)反應(yīng)中，盡管有一些成功的實(shí)例，但手性專一性的實(shí)現(xiàn)依然是一個(gè)亟待解決的問題。手性分子在材料科學(xué)和藥物化學(xué)中具有重要意義，因此，開發(fā)一種能夠在保持手性專一性的同時(shí)高效偶聯(lián)砜類化合物的方法，對(duì)于推動(dòng)這一領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
圖片來源：Nature Chemistry
本研究探索了環(huán)狀烷基砜與格氏試劑之間的手性專一性交叉偶聯(lián)反應(yīng)。（圖1c）研究團(tuán)隊(duì)采用鎳催化的Kumada–Tamao–Corriu偶聯(lián)反應(yīng)，通過優(yōu)化反應(yīng)條件，包括篩選不同的格氏試劑、鎳前催化劑以及配體組合，最終成功實(shí)現(xiàn)了手性環(huán)狀烷基砜的高效偶聯(lián)反應(yīng)。研究首先篩選了多種常見的核試劑（如硼酸酯、格氏試劑和鋅試劑）以及鎳前催化劑，并通過在反應(yīng)過程中監(jiān)控反應(yīng)速率和手性保留率，確定了最優(yōu)的反應(yīng)條件。通過一系列實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)鎳(II)鹽催化的偶聯(lián)反應(yīng)在保持高手性專一性的同時(shí)，反應(yīng)速率足以與砜的去質(zhì)子化反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)，從而避免了手性中心的消旋化。
圖片來源：Nature Chemistry
這項(xiàng)研究的意義在于，它為手性環(huán)狀烷基砜的交叉偶聯(lián)反應(yīng)提供了一種有效的解決方案，并拓展了砜類化合物在手性分子合成中的應(yīng)用潛力。研究表明，在鎳催化體系下，盡管砜類化合物的α-質(zhì)子具有較高的酸性，交叉偶聯(lián)反應(yīng)依然能夠在保持高手性專一性的前提下順利進(jìn)行。這一成果為手性砜基類化合物的合成提供了新的方法，并推動(dòng)了手性分子構(gòu)建技術(shù)的前沿發(fā)展。此外，這種鎳催化體系不僅有效避免了手性中心的消旋化，還為實(shí)現(xiàn)手性化合物的高效合成提供了理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?？傊狙芯繛槭中皂款惢衔锏暮铣砷_辟了新路徑，對(duì)有機(jī)合成化學(xué)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。
標(biāo)題：Enantiospecific cross-coupling of cyclic alkyl sulfones
作者：Roberto Nolla-Saltiel, Zachary T. Ariki, Stefanie Schiele, Jana Alpin, Yasuyo Tahara, Daisuke Yokogawa, Masakazu Nambo *& Cathleen M. Crudden *
鏈接：https://doi.org/10.1038/s41557-024-01594-x
