通过远程立体控制来实现C-C键的不对称构筑,可以克服远程前手性中心的立体识别障碍,因此近年来引起了化学家们的广泛关注。虽然目前文献当中对于钌或铜催化的不对称炔丙基取代反应报道较多,可以实现含炔基立体中心的高效构筑,但是1,3-烯炔的不对称炔-烯丙基取代反应尚未实现。另一方面,手性1,3-烯炔是许多天然产物和生物活性分子中的重要组成部分,也被广泛应用于多取代芳烃、联烯、二烯、杂环和其他精细化学品的合成中,但是含邻位立体中心的1,3-烯炔的合成报道较少。
中国科学院福建物质结构研究所房新强课题组一直致力于酮醇酯类分子的催化转化。2022年5月,房新强课题组首次报道了廉价铜催化的使用各种稳定的软亲核试剂的炔-烯丙基取代反应,并有一例不对称催化的报道(ACS Catal. 2022, 12, 6840-6850)。这一工作迅速引发了众多课题组的研究兴趣:2022年10月,上海有机所何智涛、林国强课题组在线发表了胺参与的高对映选择性炔-烯丙基取代(Nature Synthesis 2023, 2, 37-48);2022年11月,华中师大徐浩课题组实现了1,3-二羰基参与的不对称炔-烯丙基取代(J. Am. Chem. Soc. 2022, 14, 21347–21355);2023年10月16日,何智涛组实现了跨芳环的炔-烯丙基取代(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202314517);2023年10月18日,房新强组实现了无金属参与的醇和酚的炔-烯丙基取代(Green Synth. Catal. 10.1016/j.gresc.2023.10.003);2023年11月,淮北师范大学林桃燕课题组实现了炔-烯丙基取代制备手性砜(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202313911);2023年12月4日,何智涛课题组报道了炔-烯丙基取代反应参与的二甲氨基化(Org. Chem. Front. 2024, 11, 690-695);2023年12月15日,常州大学黄海课题组实现了炔-烯丙基取代参与的[4+1]环合反应(Org. Lett. 2023, 25, 9213–9218)。可以看到,这一新型合成化学方法已经成为当前的研究热点。
在本课题组已有报道以及其他课题组后续报道基础上,房新强课题组首次实现了富电子芳烃作为亲核试剂的高区域选择性和立体选择性不对称炔-烯丙基取代反应,从而得到一系列手性杂环取代的1,3-烯炔和联烯取代的二氢萘呋喃类产物;这些产物是有机合成的关键中间体或生物活性物质的重要亚结构。机理研究表明反应过程涉及三种模式,即单取代、双取代和首次报道的[3+2]环化反应。该工作为过渡金属催化的远程立体控制提供了新的研究思路,并丰富了生物活性分子的工具箱。
图1. 铜催化的不对称炔-烯丙基取代反应。图片来源:ACS Catal.
相关成果于近期发表于ACS Catal.,硕士生罗德福和博士生牛盛童是论文的共同第一作者,物构所房新强研究员为通讯作者。这一工作得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金、中国科学院先导项目的支持。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.3c06146?go_proxy=1
(房新强课题组供稿)