手性氮雜環(huán)丁烯和聯(lián)烯是天然產(chǎn)物和高價值化學(xué)品中非常重要的結(jié)構(gòu)單元。特別是包含軸手性和中心手性的化合物，如帶有鄰位手性環(huán)的手性聯(lián)烯(圖1)，由于它們存在于許多生物活性分子中，正受到越來越多的關(guān)注。同時，氮雜環(huán)丁烯骨架(圖2)的不對稱構(gòu)建極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈兛赡馨l(fā)生4π-電環(huán)開環(huán)生成更穩(wěn)定的氮雜-1, 3-丁二烯。因此，建立簡單有效的方法來合成手性氮雜環(huán)丁烯和軸手性聯(lián)烯是非常有意義的。
在過去二十年，作為有機(jī)催化的重要組成部分，有機(jī)膦催化反應(yīng)引起了人們的極大關(guān)注，并成為合成各種化合物的高效工具。近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)郭紅超教授課題組通過手性膦催化的炔烯酮與氨基磺酸酯衍生的環(huán)狀亞胺的[2+2]環(huán)化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了手性2-氮雜環(huán)丁烯的不對稱構(gòu)建（圖3）。基于該反應(yīng)還建立了簡潔的一鍋連續(xù)反應(yīng)來合成軸手性四取代聯(lián)烯，該連續(xù)反應(yīng)先進(jìn)行炔烯酮和氨基磺酸酯衍生的環(huán)狀亞胺在膦催化下的[2+2]環(huán)化反應(yīng)，之后反應(yīng)混合物經(jīng)Et3SiH, BF3.Et2O和水處理即得到軸手性四取代聯(lián)烯(圖3)。在最優(yōu)條件下，作者對炔烯酮與氨基磺酸酯衍生的環(huán)狀亞胺底物的適用范圍進(jìn)行了考察。結(jié)果表明，具有不同位置和不同電性取代基反應(yīng)底物絕大部分都能得到比較好的結(jié)果。 作者還提出了一個合理的[2+2]環(huán)化反應(yīng)機(jī)理以及后續(xù)的一鍋法反應(yīng)機(jī)理（圖4）。為了進(jìn)一步了解當(dāng)前反應(yīng)的立體選擇性，作者進(jìn)行了DFT理論計算。對于2a和中間體A的反應(yīng)，討論了四種可能的反應(yīng)途徑。Re-S途徑(圖5，黑色)被確定為更有利的反應(yīng)途徑，因?yàn)樗姆磻?yīng)能壘(7.87 kcal/mol)比其他三種競爭途徑相對較低。這可以歸因于過渡態(tài)結(jié)構(gòu)C-ts中較弱的空間位阻，因?yàn)槿齻€強(qiáng)氫鍵同時存在，并且C1---C2距離(2.29)比只有一個氫鍵的4C-ts中的2.33或有兩個氫鍵的2C-ts中的2.26更短。因此，這種能量上有利的途徑產(chǎn)生了中間體D，其決定了產(chǎn)物3aa的構(gòu)型，與實(shí)驗(yàn)觀察一致。 總之，作者通過膦催化以較高的產(chǎn)率和良好的立體選擇性實(shí)現(xiàn)了手性2-氮雜環(huán)丁烯和軸手性四取代聯(lián)烯的不對稱合成，提供了一項(xiàng)炔烯酮在有機(jī)膦催化中作為有機(jī)膦受體應(yīng)用的優(yōu)秀范例。 論文信息 Asymmetric Construction of Chiral 2-Azetines and Axially Chiral Tetrasubstituted Allenes Via Phosphine Catalysis Yi Tang, Mingxia Huang, Jingrong Jin, Shitao Sun, Lan Wang, Yu Tan, Xiaojing Sun, Prof.?Dr. Hongchao Guo Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202415787
