在有機合成化學中，構(gòu)建碳-碳鍵的高效方法對于復雜分子的構(gòu)建至關(guān)重要。交叉偶聯(lián)反應，尤其是Suzuki–Miyaura反應，作為這一領域的經(jīng)典方法，已被廣泛應用于藥物分子、材料化學等多個領域。然而，盡管已有多種親電核試劑被用于這些反應中，（圖1a）砜類化合物作為親電核試劑的應用卻相對較少。自1979年首次被用于交叉偶聯(lián)反應以來，砜類化合物因其化學穩(wěn)定性和高可調(diào)性被認為是有前途的交叉偶聯(lián)反應試劑。然而，砜類化合物的高酸性導致其在手性選擇性、手性專一性及手性收斂性偶聯(lián)反應中的應用一直存在挑戰(zhàn)，特別是在非三級體系中，能否實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化尚存疑問。砜類化合物的研究進展主要集中在其作為反應物進行預功能化處理的能力上，這種能力極大地增加了分子的復雜性。然而，在現(xiàn)有的去磺?；悸?lián)反應中，盡管有一些成功的實例，但手性專一性的實現(xiàn)依然是一個亟待解決的問題。手性分子在材料科學和藥物化學中具有重要意義，因此，開發(fā)一種能夠在保持手性專一性的同時高效偶聯(lián)砜類化合物的方法，對于推動這一領域的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
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。（圖1c）研究團隊采用鎳催化的Kumada–Tamao–Corriu偶聯(lián)反應，通過優(yōu)化反應條件，包括篩選不同的格氏試劑、鎳前催化劑以及配體組合，最終成功實現(xiàn)了手性環(huán)狀烷基砜的高效偶聯(lián)反應。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，并通過在反應過程中監(jiān)控反應速率和手性保留率，確定了最優(yōu)的反應條件。通過一系列實驗，研究團隊發(fā)現(xiàn)鎳(II)鹽催化的偶聯(lián)反應在保持高手性專一性的同時，反應速率足以與砜的去質(zhì)子化反應競爭，從而避免了手性中心的消旋化。
圖片來源：Nature Chemistry
這項研究的意義在于，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)反應依然能夠在保持高手性專一性的前提下順利進行。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，還為實現(xiàn)手性化合物的高效合成提供了理論依據(jù)和實驗驗證?？傊?，本研究為手性砜類化合物的合成開辟了新路徑，對有機合成化學的發(fā)展具有重要的推動作用。
標題：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
