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过去几十年,通过不对称催化的自由基反应得到对映体富集的分子这类反应被广泛研究,但大多数合成过程中都是生成的sp2杂化的烷基自由基中间体,而对于sp杂化的烯基自由基还鲜有被研究。

图 1
轴向手性联烯不仅是许多天然产物、生物活性分子以及功能材料中的重要片段,还可以作为通用合成子、配体、催化剂等被应用于有机合成中。现有许多二取代、三取代手性联烯的合成方法被发表,而仅有小部分四取代手性联烯的合成方法,且需要特殊的极性官能团参与反应或是通过动力学拆分过程得到,极大地限制了其在合成有机中的应用性。
Xin-Yuan Liu课题组在对铜催化的自由基反应中发现,当使用一种N,N,P-三齿配体可以形成sp2杂化的烷基自由基与末端炔烃对映选择性地形成C(sp3)-C(sp)键。他们认为这一方案同样适用于形成sp杂化的烯基自由基,并在本文提出了以烷基卤化物为自由基前体与1,3-烯炔进行1,4-官能团化,在末端炔烃的亲核进攻下对映选择性地得到四取代联烯。

图 2
作者首先以1a,2a,3a为底物对条件进行了筛选。以CuTs我催化剂,当使用N,N-双齿配体(L1-L4)时,产物的产率很低,作者认为是铜配合物的还原能力太低。作者将配体换成更加富电子的N,N,P-三齿配体,产率有了明显的提高,且使用L10时最佳,可以以98%的产率和92%的ee值得到目标产物4。作者还对碱、溶剂、投料比等都进行了筛选,最终确定了最佳反应条件。当使用L10的对映异构体进行反应时,可以以88%的产率和88%的ee值得到对应的ent-4。

图 3
在最佳反应条件下,作者首先对末端炔烃类底物进行了拓展。当在苯基的邻、对、间位上存在吸电子或给电子取代基时,都能较好的进行反应且都有很好的对映选择性,但邻位存在取代基时,产率有略微的下降。萘环(19)、二茂铁(20)以及杂芳环和脂肪链取代的炔烃也能进行反应。

图 4
作者又对不同的1,3,-烯炔和自由基前体的反应性进行了研究。同样的,在烯炔的2位碳和4位碳上对于各类芳基和脂肪链取代基都能较好的兼容。对于自由基前体,除去烷基溴化物(2b-2d)外,烷基氯化物(2e-2h)和三氟甲基化物(2h-2i)都能较好的反应。

图 5

图 6
为了验证反应机理,作者在反应体系中加入自由基捕捉剂TEMPO后,反应被抑制了,说明反应过程中有自由基产生。然后作者使用2-环丙基取代的1,3-烯炔69参与反应,以32%的产率得到了开环产物70,作者认为是生成了炔丙基自由基,再得到其共振体袭击自由基。作者又用铜基化的炔烃在不加铜催化剂的条件下反应,同样得到了目标产物5,所以作者猜测有炔基铜中间体产生。

图 7
基于之前和以上的研究,作者提出了可能的反应机理。在碱性条件下,铜催化剂与配体形成配合物,再与末端炔烃结合形成炔基铜(Ⅰ)。自由基前体被炔基铜还原得到烷基自由基和中间体Ⅱ,烷基自由基再与烯炔加成得到中间体Ⅲ,共振得到联烯基自由基Ⅳ,再与CuⅡ配合物Ⅱ反应得到最终产物。

图 8
综上所述,本文发展了一种通过形成联烯基自由基中间体与炔烃结合得到四取代联烯产物。该反应主要通过使用N,N,P-三齿配体L10来增强CuⅠ催化剂的还原能力,进而得到联烯基自由基中间体对对映选择性进行控制。该反应有较好的官能团兼容性,且反应条件温和,更多有关机理的细节和对该反应的应用拓展还有待进一步研究。
Copper-CatalyzedAsymmetric Coupling of Allenyl Radicals with Terminal Alkynes to AccessTetrasubstituted Allenes

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