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Simon J. Meek团队曾经报道过(CDC)-Rh-络合物促进的,N-杂芳烃与末端或内部1,3二烯的位点和对映选择性反应(Scheme 1A),但是反应底物仅限与亲核的芳烃。之后,中国科学院上海有机化学研究所的梅天胜研究员和南开大学周其林教授分别使用N,N和N,P双齿配体,实现了对映选择性转化(Scheme 1B),但是这些反应的底物范围非常有限,并且产物的对映选择性较低
近期,美国北卡罗来纳大学教堂山分校化学系Simon J. Meek等人报道了一种高效的Ni-催化对映选择性加氢芳基化反应,该反应的较好的官能团容忍性,能够合成大量手性芳烃。相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.。
作者首先以苯基丁烷-1,3-二烯和苯基-B(pin)为底物,以5.0 mol % Ni(cod)2为催化剂,MeOH为溶剂,反应温度为40℃,筛选最佳的配体(Table 1)。碳二卡宾配体(L1)和氮杂卡宾配体(L2)的对映选择性较低,但是L2较L1的位置选择性高。而双齿磷配体(L3-L4)产率较低而难以用于反应(﹤2%)。相反,单齿亚磷酰胺配体(L5-L6)提高了反应的对映选择性和位点选择性,作者通过在配体L6二醇主链上引入3,3’-a芳香基团(L7-L9),发现空间位阻较大的配体L9的rr和对映选择性都得到了进一步提高,但是产率相应的降低。最后作者以乙醇为溶剂,发现[Ni(C3H5)Br]2和KOtBu组合,反应的位点选择性和对映选择性最优。
作者之后又探究了1,3-二烯类化合物的底物适应范围(Scheme 3)。在各个位置上具有吸电子基(5a, h, m)或供电子基(5b–g)取代芳基1,3-二烯均能以高于>95:5 rr和99:1 er.得到烯丙基取代的芳烃(Scheme 3A)。并且,1,3-二烯的E/Z混合异构体也能以较高的催化效率,位点,对映选择性得到相应的产物。芳杂芳烃取代的二烯(5i-5l),环己烯基取代的二烯(5m),生物活性分子(5O)均能以较高的效率和对映选择性实现转化。 对于1,4-二取代的二烯烃的底物(Scheme 3B),由于Ni催化剂需要区分1位和4位,因此另一取代基的存在使反应的位点选择性更为困难。含有烷基(6a–b),烯丙基NBoc氨基甲酸酯(6c),酯(6d),酮(6e)和甲硅烷基醚(6f)基的部分1,4-二取代的二烯烃底物具有较高容忍性和较高的对映选择性,但6d和6e的rr值相对较低。
在研究机理的时候作者提出以下几个问题:(1) 镍催化剂在加氢芳基化之前是否使E/Z二烯混合物异构化;(2) 如果反应是在氘代醇中进行的,则在哪个位置(如果有)掺入了氘?(3) 硼试剂的结构是否影响反应的选择性?
小结:Simon J. Meek课题组报道了通过Ni催化1,3-二烯的对映选择性加氢芳基化反应生成官能化的芳烃的反应。该反应对卤化芳烃,杂环,路易斯碱等官能团具有较好的容忍性。反应是通过E/Z立体汇聚(stereoconvergent)的对映选择性过程进行的,该过程受芳基硼酸酯的影响。
相关文献推荐:
1、梅天胜课题组(2019):Nickel-catalyzed EnantioselectiveHydroarylation andHydroalkenylation of Styrenes. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 9, 2957-2960. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b00024
2、周其林课题组(2019):Ligand-Enabled Ni-Catalyzed Enantioselective Hydroarylation of Styrenes and 1,3-Dienes with Arylboronic Acids. CCS Chem. 2019, 1, 328–334.
https://www.chinesechemsoc.org/doi/pdf/10.31635/ccschem.019.20190026
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