化学所分子识别与功能实验室

手性阳离子铟盐不对称催化联烯的[4+2]环加成反应

发布时间:2017-08-18 放大 缩小

联烯作为一类具有累积双键的有机模块,广泛应用于有机合成尤其是环化反应当中。其中,联烯与α,β-不饱和羰基化合物的[4+2]环加成反应是合成六元杂环化合物最有效的方法之一。最近,中科院化学所分子识别与功能重点实验室罗三中课题组利用手性阳离子磷酸铟盐,成功实现了非活化联烯的不对称[4+2]环加成反应,并高产率、高立体选择性的合成了一系列C3-型二氢吡喃类化合物。

Scheme 1. 联烯参与的不对称[4+2]环加成反应

此前,有机磷和有机胺催化缺电子联烯和α,β-不饱和羰基化合物的不对称[4+2]环加成反应已有报道,但大多数获得的是C2-型环加成产物(Scheme 1A)。目前,富电子联烯与α,β-不饱和羰基化合物的不对称[4+2]环加成反应没有成功的例子。因此,利用非活化富电子联烯实现不对称[4+2]环加成反应,并合成C3-型二氢吡喃类化合物仍然是手性催化领域的挑战性难题。

在国家自然科学基金委、中国科院和化学所的大力支持下,分子识别与功能院重点实验室罗三中课题组在不对称双酸催化反应中取得了重要的进展。作者利用不对称双酸催化体系,已成功实现了吲哚的不对称Friedel-Crafts烷基化、烯烃的不对称[4+2]环加成等反应(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 6610-6614, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 9786-9790, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 15576-15583)。 最近,该课题组以手性阳离子磷酸铟盐为催化剂,实现了富电子联烯和β,γ-不饱和α-酮酸酯的不对称[4+2]环加成反应,并且底物适用性很广(Scheme 1B)。

Scheme 2. [4+2]环加成反应底物范围

在优化条件下,作者对β,γ-不饱和α-酮酸酯以及富电子联烯底物的适用性进行了考察(Scheme 2)。结果表明,对于γ-芳基、杂芳基和脂肪烷基不饱和酮酸酯能得到很好的结果,并且对不同的单取代、1,1-二取代芳基和脂肪烃联烯也有很好的兼容性,都能得到高产率和高立体选择性的C3-型二氢吡喃类化合物。

此外,作者通过ESI-MS、NMR、非线性效应、银盐添加剂以及DFT计算等手段研究了手性阳离子磷酸铟盐的催化机理和银盐促进配体解离并产生活性磷酸铟催化剂的过程(Scheme 3)。

Scheme 3. 催化剂活化模式

(该工作以“Catalytic Regio- and Enantioselective [4+2] Annulation Reactions of Non-activated Allenes by a Chiral Cationic Indium Complex”为题,发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2017, doi: 10.1002/anie.201704020.

2017年8月14日

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