EurJOC:过渡金属Rh(II)/Pd(0)双催化构建季碳中心

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季碳是中心碳原子周围含有四个碳基团,它广泛存在于各种天然产物,医药和农药分子中(Figure 1)。其独特的空间结构,对药物的生理活性产生重要影响。由于其周围较大的空间位阻,季碳中心的高效构建一直是有机合成的难点。



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Figure 1

目前,主要有以下三种构建季碳中心的策略 (Scheme 1):(i) 通过取代的烯烃发生加成反应来构建;(ii) 通过三级的烷基卤化物(或金属试剂)发生取代反应来构建;(iii) 通过二取代的重氮化合物发生双官能化来构建。前两种策略在构建季碳过程中都只生成一根新的化学键,效率不高。而第三种策略可以在同一个碳原子上生成两根新的化学键。尽管重氮化合物经由金属卡宾中间体,发生双官能化反应构建季碳中心取得了巨大进展,但该策略使用的重氮化合物大多数是donor/acceptor-类型,生成的金属卡宾(donor/acceptor)的活性和选择性很容易被调控。而基于其他类型重氮化合物(acceptor/acceptor)的双官能化构建季碳中心,还没有合适的解决方案。

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Scheme 1

近年来,双催化得到了快速发展。在同一个反应体系中,两种不同催化剂选择性地作用于相应的反应物,实现多种反应底物的有序组装,一步合成目标产物,而不需要对中间体进行分离和纯化。相比金属和有机小分子催化,双金属催化发展相对缓慢。其原因可能是:(1) 两种金属催化剂必须具有很好的氧化还原兼容性,避免催化剂之间反应而失活;(2) 双金属催化的反应速率必须匹配。因此,发展双金属催化是一项相当有挑战性的工作。


最近,西北农林科技大学的陈自胜课题组结合其在金属卡宾构建季碳中心的研究基础,总结了Rh(II)/Pd(0)双催化策略的应用现状 (Scheme 2)。以化学稳定, 易得的α-重氮羰基化合物(acceptor/acceptor)与烯丙基酯为起始原料, 通过 Rh(II)/Pd(0)双催化,多样性合成了各种含季碳中心的化合物:包括α-季碳中心的四元环内酯,2-位季碳中心的茚酮和呋喃-3-酮,3-位季碳中心的氧化吲哚和开链的α-季碳-β-酮酸酯。在反应过程中,涉及Rh(II)卡宾A和π-烯丙基Pd(II)中间体B的生成,并在卡宾碳原子上同时生成两个新的化学键,构建了全碳季碳和O-杂季碳中心。此外,还总结了一些不对称Rh(II)/Pd(0)双催化构建手性季碳中心的近期研究成果。希望为双催化的发展和含季碳中心的生物活性分子及其药物中间体的高效合成提供新的思路。

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Scheme 2

文信息

Cooperative Rh(II)/Pd(0) Dual-Catalyzed gem-Difunctionalization of α-Diazo Carbonyl Compounds: Construction of Quaternary Carbon Centers

Zi Xuan, Zi-Sheng Chen


European Journal of Organic Chemistry 

DOI: 10.1002/ejoc.202200499




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