论文DOI：10.1002/anie.202115996 近日，日本理化学研究所（RIKEN）侯召民教授课题组利用半夹心型钪络合物为催化剂，首次实现了烷基醛亚胺与烯烃的非对映选择性的[3+2]环化反应，为多取代环戊胺化合物的构建提供了一种高效、高区域和立体选择性的合成方法。相关工作以“Regio- and Diastereoselective [3 + 2] Annulation of Aliphatic Aldimines with Alkenes by Scandium-Catalyzed β-C(sp3)−H Activation”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed. (DOI：10.1002/anie.202115996）上，日本理化学研究所侯召民教授为该论文通讯作者，论文的第一作者为丛雪丰博士。环烷基胺是一类非常重要的有机化合物。其中，多取代的环戊胺化合物广泛存在于药物分子和具有生理活性的分子中。因此发展高效、高立体选择性的构建多取代的环戊胺的合成方法具有重要意义，也是有机合成化学和药物化学的研究热点。通常，烷基亚胺是合成烷基胺类化合物简单易得的基础化学原料。理论上来说，通过对烷基醛亚胺β-C(sp3)−H键选择性活化，进而与烯烃发生[3+2]环化反应是合成多取代环戊胺最为有效的途径之一。然而，目前为止仍没有合适的催化体系可以实现这样的转化。因此，亟需开发可以同时实现惰性C(sp3)−H键选择性活化又可以控制立体选择性的催化体系。日本理化学研究所（RIKEN）的侯召民（Zhaomin Hou）教授课题组一直致力于半夹心型稀土金属烷基化合物的合成及其在烯烃聚合与C−H键活化反应的研究。近几年，利用半夹心型稀土催化剂，团队已经实现了惰性C(sp2)−H键，苄基C(sp3)−H及杂原子邻位C(sp3)−H的活化。鉴于半夹心型稀土金属烷基络合物作为催化剂在C−H键活化反应和立体控制等方面的独特优势，最近，该课题组利用半夹心型钪络合物为催化剂，通过对烷基醛亚胺惰性β-C(sp3)−H选择性活化，实现了首例烷基醛亚胺与烯烃的非对映选择性的[3+2]环化反应。利用简单易得的烷基醛亚胺和烯烃作为原料，高效、高反式非对映选择性地合成了一系列多取代环戊胺化合物。烷基醛亚胺与苯乙烯的环化反应单一选择性优异收率地得到（trans）反式5-芳基环戊胺化合物，而非活化烷基烯烃的环化反应可以区域和非对映选择性得到（trans）反式4-烷基环戊胺化合物。1. 烷基醛亚胺与苯乙烯的环化反应中加入催化量的1-金刚烷胺对反应的活性和反式非对映选择性都有极大的提高，单一选择性地生成（trans）反式5-芳基基环戊胺化合物（d.r. > 19:1）。烷基烯烃的环化反应中加入催化量的二苄胺对反应的收率也有一定程度的改善。2. 该反应具有100%原子经济性以及优秀的底物普适性。如图1所示，不同官能团取代的烷基醛亚胺和苯乙烯均表现出高的反应活性，单一选择性优异收率地得到（trans）反式5-芳基环戊胺化合物。3. 惰性β-C(sp3)−H直接对非活化烯烃的加成通常是非常困难的。如图2所示，该反应体系也可以很好的兼容非活化烯烃，可以区域和非对映选择性得到（trans）反式4-烷基环戊胺化合物。4. 通过分离反应的关键中间体及中间体参与的控制实验，对反应中添加剂1-金刚烷胺和二苄胺的作用和整个催化循环进行了详细的研究。如图3所示，半夹心烷基钪络合物Sc-1 与1-金刚烷胺或二苄胺反应生成的amido-Sc络合物B 和B' 是反应的活性催化物种。对于苯乙烯的环化反应，利用1-金刚烷胺（一级胺）与Sc中心的强配位作用可以增大催化Sc中心的空间位阻，进而提高反应的反式选择性。侯召民教授课题组利用半夹心型钪络合物为催化剂，首次实现了烷基醛亚胺与烯烃非对映选择性的 [3+2] 环化反应。反应中加入催化量的1-金刚烷胺或二苄胺对反应的活性和反式非对映选择性都有极大的提高。通过对反应中间体的分离，对反应中添加剂胺的作用以及整个催化循环进行了详细的研究。该反应为多取代环戊胺化合物的构建提供了一种高效、高区域和立体选择性的合成方法。侯召民教授团队发展的半夹心型稀土金属催化体系由于其独特的性质，在化学选择性，区域选择性以及立体选择性等方面展现出许非常独特的特点，特别是对非活化烯烃的加成反应展现出了良好的反应性。未来的工作中，本文作者对该催化体系在突破化学反应的化学、区域和立体选择性以及新型聚合反应制备功能聚合物上突破传统金属催化转化中存在的一些瓶颈和限制抱有非常大的信心。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202115996
