考虑到硫在生物学上相关的有机分子中的普遍存在，C-S键的建立仍然是一个值得研究的方向。使用硫醇对不饱键进行加成得到硫醚是形成C-S键的有效策略之一。加州大学尔湾分校的Dong, Vy M.教授于2019年在通过使用不同的铑预催化剂实现了1,3-二烯的1,2-马氏加成和3,4-反马氏加成得到不同的硫醚产物(J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 3006-3013)。使用非配位的阴离子如SbF6-，铑会与二烯进行η4配位；而使用配位阴离子如Cl-，铑与二烯进行的是η2配位。
本文，Dong, Vy M.教授致力于开发环丙烯的选择性硫氢化得到环丙烷硫醚和烯丙基硫醚类产物，这两种结构都与天然产物和生物活性分子紧密相关。
环丙烯具有环张力和高的反应活性，与简单的链状烯烃和炔烃相比，这一特性可以使环丙烯释放环张力更易得到环加成和氢官能团化产物。但是在反应的选择模式上存在挑战，会存在环保留和开环的两种反应模式。一般来说，使用软的亲核试剂得到的是环保留产物；使用硬的亲核试剂得到的是开环产物。赫瑞瓦特大学Lee课题组使用硫醇亲核试剂，通过改变反应条件得到了不同的产物。金催化可以活化C-C键得到的是开环产物，在不加催化剂的条件下得到的是闭环产物，但是这一策略对于实现不对称有点困难。
作者基于对之前双烯醛在铑催化以及不同的双膦配体进行调控实现了不同的转化的研究，认为通过铑催化和配体调控也可以实现环丙烯的选择性转化，得到环丙基硫醚和烯丙基硫醚。
首先，作者以1a和2a为底物对双膦配体进行了筛选，发现使用咬合角度更小的dppm和dppe，只会得到闭环的产物3a；当使用咬合角度更大的rac-BINAP配体只会得到开环产物4a。再使用不同的手性配体，发现使用L5可以以很好的产率和非对映选择性得到3aa；使用L8可以很好的得到4aa。
然后对底物进行了拓展。首先是得到环丙烷硫醚类的底物。对于邻、间、对位存在甲基的芳基硫醇都能进行反应，卤素原子取代的芳基硫醇和萘基硫醇也能很好地反应。但是脂肪族的硫醇无法得到目标产物。作者认为是与Rh结合能力不同造成的。
对于含有缺电子或富电子芳基体系的环丙烯类底物都能较好地参与反应（3ba-3da）。当用大位阻的苄基替代甲基也能进行反应，产率会有略微下降。经历去对称化可以以很高的产率和立体选择性得到3fa。
在开环得到烯丙基硫醚的反应体系中，芳基和烷基硫醇都能进行反应，并且具有良好的立体选择性。其中在0℃时4al生成的同时会有3al生成，升温到30℃后只生成4al。
当环丙烯存在缺电子或富电子芳基时都能进行反应，但是有富电子芳基或大位阻取代基时，反应的对映选择性会降低。
接着作者做了机理实验，在环保留体系中，作者通过1H NMR观测到了非循环静止状态的中间体III。氘代和动力学研究实验说明硫醇进行的是顺式加成；反应的决速步是还原消除。
RhⅠⅠ与一分子硫醇进行氧化加成Ⅱ，同时会与另外两分子硫醇通过氢键结合得到休眠状态的中间体Ⅲ。环丙烯的双键插入Ⅱ的RhⅢ-H键中，再还原消除得到目标产物环丙基硫醚和RhⅠⅠ。
作者同样对开环体系的反应机理进行了研究。3aa参与反应的交叉实验表明在催化循环中3aa无法转化为4aa。作者提出是都得到了环丙基-RhⅢ中间体Ⅴ，再经过一个Rh-π-烯丙基中间体Ⅵ。
1g无法形成开环产物，作者认为是甲氧基与Rh配位占据了原本要形成Rh-π-烯丙基中间体所需的两个配位点的其中一个配位点。随后的动力学和同位素实验表明，IV迁移形成V是决速步。
但是对于形成反式掺入的氘代产物还无法得到很好的解释，作者提出了几种可能。一是V经过一个β-C消除，而消除过程需要形成顺势共平面导致σC-C键旋转；二是对旋电环开环也可以解释氘反式结合。
基于以上实验结果，作者提出了可能的催化循环。在形成V后开环得到Rh-π-烯丙基中间体Ⅵ，再还原消除得到目标产物。
综上所述，本文通过使用不同的铑催化剂配体硫醇与环丙烯加成分别得到了高立体选择性的环丙基硫醚和烯丙基硫醚。反应的关键是得到了环丙基-Rh(Ⅲ)中间体来实现之后发散性的反应。使用大咬合角度的双膦配体使环丙基-Rh(Ⅲ)更趋向于开环而不是还原消除。这个体系的机理研究为环丙烯与多种亲核试剂的不同加氢官能化提供了理论支持。
EnantioselectiveHydrothiolation: Diverging Cyclopropenes through Ligand Control
https://doi.org/10.1021/jacs.1c00939
