镍催化的烯烃双碳官能团化反应作为一种多组分反应，可以一步同时构筑两个C-C键，迅速建立分子的结构多样性，目前受到了化学家们越来越多的关注。2016年，中国科学院上海有机化学研究所张新刚课题组首次提出了镍催化下螯合基团辅助（CGA）的烯烃双碳化反应策略（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 12270）。受到该策略启发，随后多个国内外课题组利用其发展了不同类型的烯烃双碳化反应（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 10653；J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 10657；J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6835；Chem. Sci. 2018, 9, 600；J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 9604; J. Am. Chem. Soc. 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c05254）。但到目前为止，该领域的多数工作都集中于对端烯的研究，对于内烯烃或环状烯烃，除了降冰片烯之外，相关的研究却报道的非常少。如何实现环内烯烃的双碳化反应依然是该领域的一个难点。

环内烯胺在有机合成中是一类运用十分广泛的合成子，其双键可发生多种类型的反应，如环加成反应合成杂环并环体系。然而已有基于环内烯胺发展的方法都不能有效合成具有张力的多取代氮杂环丁烷。这类杂环在药物化学中具有重要应用，但是目前能够高效合成该类化合物的方法却并不多见。鉴于多取代的饱和含氮杂环和含氟基团均在药物化学中具有重要应用，作者设想若能将环内烯胺直接应用于镍催化的烯烃双碳化反应中，将可以一步高效构建多取代的饱和含氮杂环，并选择性地将含氟基团引入到有机分子中，从而可以进一步发展镍催化的烯烃双碳化反应，并同时为新药研发提供高效简便的方法。

在前期对镍催化烯烃双碳化反应研究的基础上（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 12270），上海有机所张新刚课题组以氨基碳酸酯中的羰基为辅助基团，发展了镍催化下小环至中环（四至七元环）环内烯胺与芳基锌试剂和溴二氟醋酸酯的反式氟烷基-芳基化反应，可以一步合成二取代的饱和含氮杂环类化合物。在最优条件下，该反应可以兼容一系列不同取代的芳基锌试剂，具有优良的官能团兼容性和优秀的反式立体选择性。尤为突出的是，具有张力的氮杂环丁烯对该反应表现出了非常好的反应性，可以适用于一系列芳基锌试剂，从而为合成多取代的氮杂环丁烷提供了一种高效合成方法。该反应体系同样可以兼容六元和七元环内烯胺，在不加入配体的条件下，可以有效生成相应产物，体现了其广谱的底物适用性。值得指出的是，该反应所得产物为一系列含氟g-氨基酸，其可作为有用的合成砌块，用于系列转化。同时，由于将含氟基团引入到多肽或者蛋白中会引发一些未知效应，并且具有环状结构的氨基酸可以改变多肽和蛋白的多级结构，因此这些具有特殊结构的含氟氨基酸也为基于多肽骨架的生物活性分子设计以及多肽和蛋白质工程的研究提供了新的机遇。

该反应可放大至克量级，如底物4c，4n和6c放大至克量级后都能以优良的产率得到产物。该反应的应用价值还更多的体现在所得产物的后续用途上。除了溴二氟乙酸酯外，溴二氟乙酰胺类化合物，包括衍生于溴二氟乙酸酯的氨基酸类化合物，也能兼容于该反应，可以一步直接得到含氟二肽化合物。进一步，作者通过该反应在含氟三肽和四肽的合成应用展示了其实用性。随着含氟氨基酸在药物化学、化学生物学和生命科学中的作用日益凸显，该反应也为其在相关领域的应用提供了潜在可能。

综上所述，张新刚课题组在CGA反应策略的指导下，发展了镍催化下小环至中环环内烯胺的氟烷基-芳基化反应。该反应以保护基中的羰基为辅基，不额外引入配位基团，具有合成高效简洁和廉价实用等特点。该反应可以兼容一系列不同取代的芳基锌试剂和二氟烷基溴代物，包括由其衍生的氨基酸底物，以高度的反式选择性得到环内双官能团化的含氟γ-氨基酸或者含氟二肽，其可作为合成砌块进行系列转化，进一步体现了镍催化下烯烃双碳化反应在构筑结构多样性分子中的高效性和实用性。鉴于饱和含氮杂环和含氟基团在生命科学领域的重要作用，该方法将这二者统一有机地结合到氨基酸这一合成砌块中，也为其在生命科学和相关领域中的应用提供了潜在可能。

论文信息：

trans‐Selective Aryldifluoroalkylation of Endocyclic Enecarbamates and Enamides via Nickel Catalysis

徐畅为第一作者

该工作得到了国家自然科学基金和中国科学院先导专项B的资助。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202008498

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