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手性分子广泛存在于自然界、医药和农药中,具有重要的应用价值。因此,开发高效的催化体系来合成手性分子一直是有机化学的核心课题之一。自2005年Gregory C. Fu课题组首次报道了镍催化的对映汇聚式Negishi反应以来,金属催化的自由基对映汇聚反应取得了显著进展,逐渐成为高效合成手性分子的有效途径。然而,目前大多数方法集中于使用含有中心手性的消旋原料,如有机卤化物和羧酸衍生物。对于具有轴手性的内联烯,由于其在区域选择性和立体选择性上存在多个反应位点,作为消旋原料的对映汇聚反应可以实现手性分子的高效合成,但是存在众多挑战(图1A)。
图1. 反应背景以及设计 联烯是一类含有两个相互垂直的累积双键的特殊化合物。由于其独特的结构,联烯类化合物表现出丰富的反应活性,在药物分子和天然产物等功能性分子合成中具有十分重要的研究价值。其中,联烯与醛的催化不对称还原偶联反应为合成手性烯丙醇和高烯丙醇提供了一条有效的途径。Krische,Buchwald,Meng,Gao等课题组在该领域做出了重要的贡献。目前已报道的策略旨在实现单取代或者1,1-二取代联烯与醛的不对称还原偶联反应,然而消旋联烯与醛的催化不对称还原偶联反应则尚未实现。相对于单取代或者1,1-二取代联烯,使用消旋联烯为前体面临着如下问题:1. 联烯位阻的增大可能会降低反应性;2. 区域选择性控制;3. 立体选择性控制,特别是同时控制中心手性的立体化学以及烯烃的构型。这些亟需解决的问题无疑将该反应的挑战性提升到了一个新的高度。 西湖大学王兆彬团队一直致力于基于自由基中间体的不对称加成反应研究。近日,该团队基于光氧化还原、铬和钴的三催化体系,成功实现了消旋联烯与醛的对映汇聚式的还原偶联反应 (图1B)。作者通过对底物以及配体的精准调控,实现了产物的高度区域,立体以及烯烃构型的选择性控制,能够实现含有不同烯烃构型的手性高烯丙醇的合成。 在该方法中,作者分别采用了三种不同取代基取代的消旋联烯,在不同的手性配体作用下,建立了三种不同的最优条件实现了含有不同烯烃构型的手性高烯丙醇的合成 (图2)。在最优条件下,不同种类的芳基醛、烷基醛以及消旋联烯都能很好的适用,给出优异的选择性控制以及官能团兼容性。 图2. 部分产物展示 随后作者对含E式烯基砜的高烯丙醇产物进行了官能团转化 (图3)。通过环氧化,偶联反应,烯烃异构化,氢化,脱砜以及环化反应,构建了一系列不同官能团取代的衍生物化产物,进一步验证了该方法的实用性。 图3. 产物衍生化 最后,作者通过相关机理实验验证了该方法经历了基于自由基的立体消融的对映汇聚式反应历程,而非动态动力学拆分过程。此外,作者还通过DFT计算进一步阐述了反应过程中区域以及立体选择性的来源。 图4. 机理研究 王兆彬团队报道了这一种基于三催化循环的消旋联烯与醛的对映汇聚式的还原偶联反应。该方法条件温和,底物适用性广泛,能够实现多种选择性的精准调控,为合成含烯基官能团化的手性高烯丙醇类化合物以及其衍生物提供了一条有效的途径。此外,该方法使用消旋联烯作为原料也进一步拓宽了对映汇聚式反应领域的研究范围。 论文信息 Radical-Based Enantioconvergent Reductive Couplings of Racemic Allenes and Aldehydes Haigen Shen, Ling Yang, Mingrui Xu, Zhaoxin Shi, Ke Gao, Xiaowen Xia, Zhaobin Wang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202413198
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