Chem. Eur. J. :DBU介导的α-磺酰基联烯酮的异构化/6-π电子环化/氧化串联构建1,3,5-三取代芳烃

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东北师范大学郑光范,张前教授研究团队实现了DBU介导的α-磺酰基联烯酮的异构化/6-π电子环化/氧化串联反应。该反应以空气为氧化剂,经一个C-S键和四个sp3 C-H键的断裂和C-C键的构建实现1,3,5-三取代芳烃的高效精准合成。


1,3,5-三取代芳烃在化学,材料等领域有重要应用。然而已发展的1,3-5-三取代芳烃的合成主要集中于相同取代基取代的苯环 (Scheme 1a)。施章杰教授课题组实现了过渡金属催化的化学选择性串联偶联反应,然而该策略依赖于1,3,5-三卤(类卤)取代芳烃 (Scheme 1b)。无金属环化因成本低廉、低毒性和广泛的官能团兼容性等优势备受关注。2014年,池永贵教授课题组开创性地实现了NHCs-催化烯醛和烯酮的[3+3]环化反应,构建了多取代芳烃(Nat. Commun 2014, 5, 5027)。叶松研究员实现了溴代烯醛和α-氰基-β-亚甲基酮的[4+2]环化反应,构建了不同取代基取代的1,3,5-三取代苯 (Scheme 1c)。尽管这些研究工作至关重要,然而1,3,5-三取代苯(不同取代基)新的合成策略仍值得期待。




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Scheme 1. 1,3,5-三取代苯骨架的直接构建

东北师范大学郑光范、张前教授课题组近期从事NHCs-催化串联反应研究(Angew. Chem Int. Ed. 2022, 61, e202117340Sci China Chem, 2022, 65, s11426-022-1328-5), 利用NHCs/可见光协同催化实现了1, 3-烯炔的磺酰化酰化,合成了α-磺酰基取代的联烯酮 (Chem. Sci., 2022 13 3169)。作者猜想,利用磺酰基的强吸电性和离去能力,结合联烯酮的高反应性,这类特殊的联烯酮有望实现新颖的串联反应。


在这样的研究背景和思路下,作者以DBU作碱,空气为氧化剂,实现了α-磺酰基联烯酮的异构化/6-π电子环化/氧化反应,构建了。该反应经历一个C-S键和四个sp3 C-H键的断裂,和C-C键的构建 (Scheme 1d)。在最优的反应条件下作者探究的底物适用范围,发现该反应体系具有非常好的官能团耐受性(Scheme 2)。




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Scheme 2. 异-1, 3, 5-三取代苯的构建底物适用范围

为了探究反应机理,作者进行了一系列机理实验。自由基抑制剂BHT和TEMPO的加入似乎对环化体系并没有影响 (Scheme 3a)。为了进一步研究反应可能的中间体,中途淬灭反应 (10 min),可分离出异构化的1,3-二烯42,且该中间体还能够进一步转化成目标产物 (Scheme 3b)。氘代实验结果表明质子化发生在a和c位置。中间体42的氘代实验结果证实c位置C-H键的去质子化是可逆的 (Scheme 3c)。

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Scheme 3. 机制验证试验

基于以上实验结果,作者提出了一个可能的反应机理 (Scheme 4)。首先,DBU促进磺酰基邻近的酸性氢的可逆去质子化,得到阴离子中间体AA中联烯烃中间碳原子质子化得到1,3二烯B。Ts和Bz基团的吸电性提高了b位置C-H键的酸性,发生DBU介导的异构化得到中间体D。Ts基团的α-H可通过可逆的去质子化-质子化累积氘原子。DBU介导去质子化和磺酰基消除反应生成三烯中间体E,其经6-π电子环化,产生环己二烯FF发生氧化芳构化反应得到目标产物G

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Scheme 4. 可能的反应机制

综上所述,作者发展了DBU介导的α-磺酰基联烯酮的异构化/6-π电环化/氧化芳构化串联反应,直接构建了1,3,5-三取代苯。该反应以空气为氧化剂,无需金属参与,操作简单,官能团耐受性好,为1,3,5-三取代苯的合成提供了新的合成策略。

文信息

DBU-Mediated Isomerization/6-π Electro-Cyclization/Oxidation Cascade of Sulfonyl-Substituted Allenyl Ketones for the Construction of Hetero-1,3,5-Trisubstituted Benzene

Lihong Wang, Ruiyang Ma, Jiuli Xia, Ximin Liu, Jiaqiong Sun*, Guangfan Zheng* and Qian Zhang


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202203309




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