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EurJOC:有机锂试剂与外消旋底物的不对称烯丙基烷基化反应


过渡金属(Pd,Cu,Ni等)催化的不对称烯丙基烷基化(AAA)反应是构建手性碳碳键的有力工具。其中,过渡金属Cu能有效的催化非稳定亲核试剂(pKa>50)与底物发生AAA反应。近年来,Feringa,Alexakis以及Mauduit等课题组在前手性底物与非稳定亲核试剂的AAA反应研究中做出了许多杰出的工作。相比于前手性底物,外消旋底物与非稳定亲核试剂的AAA反应研究仍较少。这主要是因为相比于前手性底物,外消旋底物中存在一对手性相反的对映异构体,使得外消旋底物与非稳定亲核试剂的反应过程更为复杂。2009年,Alexakis课题组报道了首例非稳定亲核试剂——格式试剂与外消旋的环烯丙基溴的AAA反应,反应的ee值最高达到99%,2015年,Fletcher课题组报道了有机锆试剂与外消旋的环烯丙基氯的AAA反应,反应的ee值最高达到95%。最近,哈尔滨工业大学(深圳)陈芬儿院士团队的游恒志教授及其成员拓展了该反应中非稳定亲核试剂的范围,实现了超高活性的有机理试剂与外消旋环烯丙基溴的AAA反应,反应的ee值最高达到98%。(图1)



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图1:非稳定亲核试剂与外消旋底物的AAA反应

首先,研究人员以甲基锂试剂做为亲核试剂,以环己烯溴作为反应底物,对反应使用的铜盐以及配体进行筛选,发现使用溴化亚铜二甲硫醚以及8氢联萘酚骨架的亚磷酰胺配体作为催化剂的反应效果最好,反应的ee值达到98%。值得一提的是,即使催化剂的当量降低至0.5 mol%,该反应仍能保持较高的对映选择性。随后,研究人员换用不同结构的有机锂试剂,合成了一系列具有光学活性的烯丙基环烷烃,他们发现,当使用高位阻的有机锂试剂作为亲核试剂时,产物的ee值会出现明显的下降。最后,研究人员还尝试探索该反应在连续流条件下的应用(图2)。然而,与间歇反应不同是,在连续流条件下,反应的对映选择性明显下降。他们推测可能的原因主要有两个,第一,由于连续流条件下反应时间仅为0.6秒,导致锂试剂不与催化剂结合而直接与底物发生了反应。第二,在间歇反应中,锂试剂是缓慢滴入底物与催化剂的混合体系中的,但是在连续流条件下,有机锂试剂与底物与催化剂的混合体系直接接触,而导致了催化剂暴露在过多的锂试剂中生成了有害于反应对映选择性的铜物种,进而导致反应的对映选择性下降。

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图2:在连续流条件有机锂试剂与环烯丙基溴下进行的AAA反应

这项工作不仅实现了首例锂试剂与外消旋底物的不对称AAA反应,拓展了非稳定亲核试剂的适用范围,同时也为有机锂试剂与更为复杂的外消旋底物的AAA反应中奠定了基础。

文信息

Copper-Catalyzed Asymmetric Allylic Alkylation of Racemic Cyclic Allyl Bromides with Organolithium Compounds

Jun Li, Xiao Song, Dr. Fusong Wu, Prof. Dr. Hengzhi You, Prof. Dr. Fen-Er Chen


European Journal of Organic Chemistry

DOI: 10.1002/ejoc.202200860




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