锌催化异噁唑和烯炔醚的不对称6π电环化反应

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电环化反应具有高立体选择性、高原子经济性等优点可用于高效构建五至七元环状化合物相关研究方法已被广泛应用于天然产物和生物活性分子的合成近年来有关发展高效的电环化反应研究受到了广泛的关注就反应机理而言该环化反应可经由戊二烯阴离子、共轭三烯和庚三烯阳离子三种中间体生成对应的环状化合物(1). 与前两种反应途径相比第三种反应途径由于具有较高的反应能垒成功实现该类电环化反应的难度更大.

2009, List课题组[1]报道了第一例不对称催化的电环化反应他们以手性磷酸(CPA)为催化剂通过控制α,β-不饱和腙的对映选择性环化可以合成一系列手性吡唑啉类产物(Scheme 1a). 同年, Smith课题组[2]以手性季铵盐为催化剂也实现了戊二烯阴离子类型的电环化反应(Scheme 1b). 周剑课题组[3]采用三重接力催化策略发展了合成具有螺环结构的手性吲哚啉的高效方法. 2013, Rueping[4]同样以手性磷酸为催化剂发展了基于共轭三烯型的不对称电环化反应通过该反应可以实现1,4-二氢吡嗪类化合物的对映选择性合成(Scheme 1c). 值得关注的是以上研究都是以有机小分子化合物为手性催化剂通过构筑戊二烯阴离子或者共轭三烯中间体实现手性五元和六元环产物的对映选择性合成然而迄今为止关于经过庚三烯阳离子中间体的不对称电环化反应的研究工作尚未见文献报道.


2015叶龙武课题组[5,6]首次报道了异噁唑与炔烃反应并先后实现了相关的形式上[32][52]环加成反应该工作发表后受到国内外多个课题组的广泛关注并发展了几十类有关异噁唑与炔烃的高效成环反应特别是异噁唑被认为是炔烃氮氧双功能化的一类普遍试剂可应用于各种氮杂环的高效构筑[79]但是这些反应主要以贵金属金和铂为催化剂而且与之对应的不对称催化反应也尚未见文献报道.

厦门大学叶龙武教授

为解决这些科学难题叶龙武课题组[10]近期以简单易得的异噁唑和烯炔醚为反应物成功地实现了廉价金属锌催化的电环化反应该方法可快速高效地构建一系列含氮七元杂环分子研究表明与传统的贵金属阳离子金催化剂相比廉价的三氟甲磺酸锌表现出更优异的催化性能加入双噁唑啉配体L1反应效果更佳(Scheme 2). 在最优条件下该反应表现出很好的底物普适性值得一提的是通过调控异噁唑氮端取代基(R2R3), 可以选择性地生成两种不同结构的含氮七元杂环.

双噁唑啉配体的引入为实现异噁唑和烯炔醚形式上的不对称环加成反应创造了条件实验结果显示具有大位阻芳基的BOX配体(L2)表现出最好的手性诱导效果当反应温度降低至-10 反应产物的对映选择性可以提高至90%. 底物扩展实验表明烯炔醚与含有多种不同取代基的异噁唑可以发生形式上的[43]环加成反应并且都表现出很好的非对映选择性和对映选择性产物的ee值最高可以达到94% (Scheme 3).

根据以上研究结果作者认为该形式上的环加成极有可能经历了含有庚三烯阳离子中间体的电环化反应途径密度泛函理论(DFT)计算研究不但支持该反应机理而且很好的解释了反应的区域选择性和立体选择性.

总之叶龙武课题组发展了廉价金属锌催化的不对称[43]环加成反应构建了一系列手性的含氮七元杂环分子该反应条件温和、原子经济性好、具有广谱的底物适用范围和良好的官能团兼容性通过底物控制,可以实现产物结构的多样性合成更重要的是该反应是首次报道的炔烃与异噁唑的不对称催化并首次实现了基于炔醚化合物的不对称催化同时该反应是首例基于庚三烯阳离子的不对称电环化反应可以用于七元含氮杂环产物的高对映选择性合成.




该文发表在Chin.J.Org.Chem.2020,40(4):1074-1075. DOI:10.6023/cjoc202000016


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