AsianJOC:铜催化1,3-二烯与酸酐的不对称还原偶联反应

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手性高烯丙醇是一类在生物活性分子中颇为常见的结构,同时也是在有机合成中应用广泛的合成砌块。合成手性高烯丙醇的传统方法需要使用化学计量的有机金属试剂与羰基化合物发生加成反应,而由于烯丙基金属物种的高活性,很难以高度的立体选择性得到所需产物。随着过渡金属催化不对称反应的发展,使用活性可控的过渡金属络合物实现此策略显得更有潜力。近日,中国科学院上海有机化学研究所的孟繁柯课题组通过使用反应中原位生成的Cu–H络合物,在手性配体辅助下实现了1,3-二烯与酸酐的不对称还原偶联反应,得到一系列具有顺式烯烃的高烯丙醇产物。反应具有高效率和高度的对映选择性,且产物能经过衍生化得到顺式的1,3-二醇。







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图1  铜催化1,3-二烯与酸酐的不对称还原偶联反应及产物的衍生化

孟繁柯课题组发现,尽管铜催化单取代烯烃的不对称氢官能团化反应已经得到了较为成熟的发展,但使用烯丙基金属物种来实现高烯丙醇或高烯丙胺的高效、高选择性合成方法仍是有限的。这主要是由于烯丙基碳–金属键的异构化和消旋化速率与对羰基化合物对加成反应存在强烈的竞争关系,使得在形成C–C键的过程中难以产生手性诱导。同时M–H物种在部分反应条件下更容易直接将亲电的羰基化合物还原,而非与底物发生氢金属化反应。在前期研究(Org. Lett. 2018, 20, 7288)的启发下,该课题组将亲电试剂换为活性较低的酸酐,并通过手性配体的筛选,实现了高烯丙醇的高效、高选择性合成。反应对一系列1,3-二烯和酸酐的兼容性均较好,特别是能兼容烷基取代的酸酐,且均能取得中等至优秀的产率和立体选择性。

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图2  可能的反应机理

基于现有报道和此前对手性铜硼物种参与的加成反应的探索,作者对反应的催化循环提出了假设(图2)。二价的醋酸铜在反应中经配体位、硅烷还原,得到一价铜物种LCuX(X 一般为OAc),进入催化循环,CuX再与硅烷发生配体交换,得到具有催化活性的铜氢物种LCuH。铜氢物种在反应中有两个去向,其一是与1,3-二烯发生加成反应得到烯丙基铜中间体Ⅰ,Ⅰ与苯甲酸酐经六元环过渡态TS1得到Ⅱ。Ⅱ可以发生β-消除反应,脱去一分子苯甲酸铜得到酮Ⅲ,苯甲酸铜可以继续与硅烷发生配体交换反应,使铜氢物种再生;其二是将酮Ⅲ还原得到苄氧基铜中间体Ⅳ,再与硅烷发生配体交换得到硅醚Ⅴ,同时再生铜氢物种。硅醚中的硅保护基在后处理中可被氟化铵-甲醇溶液脱除,从而得到目标产物高烯丙醇。对其它含有不饱和键底物的立体选择性转化以及对相关机理的更深入探索仍然是进一步的研究目标。

文信息

Cu-Catalyzed Enantioselective Reductive Coupling of 1,3-Dienes and Carboxylic Acid Anhydrides

Dr. Wenxin Lu, Prof. Dr. Qinglei Chong, Prof. Dr. Fanke Meng


Asian Journal of Organic Chemistry 

DOI: 10.1002/ajoc.202300436



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