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碳-碳键的交叉亲电偶联反应是合成很多复杂有机分子的必要步骤,其快速发展源自于探索新颖的亲电试剂组合和新型反应策略。鉴于醚类化合物的广泛存在,若能高效、高选择性地活化两种烷基醚的惰性C(sp3)-O键实现交叉亲电偶联反应构建C(sp3)-C(sp3)键,将具有很高的合成应用价值,但目前还未有系统报道。 华东理工大学赵杰课题组发展了一种创新性的光诱导低价锆催化体系,可以选择性单电子还原苄基醚C(sp3)-O键得到苄基自由基,经过radical-rebinding、carbomagnesiation原位得到具有制备难度的苄基格式剂,以完成后续Lewis酸催化的C(sp3)-C(sp3)键偶联。
此反应体系的底物适用范围相对较广,可以适用于多种取代的二级苄基醚和三级苄基醚(构建季碳中心)与THF的偶联反应。此外,醛/酮类底物经与格式剂加成原位得到的二、三级苄基醇镁盐也适用于此体系,如(E)-肉桂醛、(S)-柠檬醛、(S)-香茅醛、(S)-紫苏醛和β-环柠檬醛等,充分展示了这种方法的合成效用和在天然产物修饰合成应用中的可行性。 系列的机理研究实验结果显示:在蓝色LED光激发下,原位生成的低价[ebiZrII(iBu)]-催化剂(核磁实验确认结构)可以单电子还原苄基 C-O 键得到苄基自由基并经过系列转化原位得到苄基格式剂;TD-DFT计算结果显示与传统低价[Cp2ZrII(iBu)]-相比, 低价[ebiZrII(iBu)]-还原性较温和,因此可以高选择性催化得到交叉偶联产物,降低上氢副产物的生成。 综上,该低价Zr催化反应体系为活化醚构建C(sp3)-C(sp3)键的交叉亲电偶联提供了新方法。其具有高官能团相容性和优异的交叉选择性,并可用于具有复杂结构和重要生物学功能的天然产物分子的后期修饰,证明了低价锆化学在有机合成中的应用潜力。 论文信息 Photoinduced Low-Valent Zirconium Catalysis for Cross-Electrophile Coupling of Ethers Ping Guo, Xuedong Song, Dr. Banruo Huang, Ruixue Zhang, Dr. Jie Zhao Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202405449
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