过渡金属催化1,3-二烯与各种亲核试剂的不对称氢官能化是构建手性烯丙基化合物重要的方法,主要可通过两种反应机制实现氢金属化(图1a):(1) 金属-氢物种与1,3-二烯的迁移插入;(2) 配体-配体氢转移过程 (LLHT)。值得注意的是,相关反应主要局限于电中性的1,3-二烯底物,而缺电1,3-二烯因电子云密度较低,不易发生氢金属化,且形成的π-烯丙基金属中间体也不稳定,导致后续官能团化更具挑战(图1b)。因此,亟待发展新的催化策略来实现这类挑战底物的不对称氢官能团化。 近日,四川大学华西药学院陈应春、杜玮团队和第三军医大学药化教研室欧阳勤基于团队发展的π-Lewis碱催化策略提高缺电体系的电子云密度,结合Brønsted酸协同催化体系,通过新的质子化策略实现了缺电二烯腙的分子内氢氨化反应(图1d)。
图1. 过渡金属催化的多种二烯底物的不对称官能化反应。 作者设计了2,4-二烯基腙1,在零价钯/Brønsted酸协同催化下可高效高立体选择性地构建二氢吡唑骨架。在最优反应条件下,作者对底物的适用范围进行了考察:具有不同官能团取代的2,4-二烯基腙,羟基、酯基、卤素等官能团都能良好兼容,以良好至优异的对映选择性获得多样的手性二氢吡唑产物2,但采用非2,4-二烯腙底物构建其它的环状产物未能成功(图2)。 图2. 2,4-二烯基腙1的不对称氢官能团化反应的底物扩展 该策略同样适用于2,4-二烯基肟9的不对称氢醚化反应,快速构建了结构丰富的手性二氢异噁唑产物10(图3)。 图3. 2,4-二烯基肟9的不对称氢官能团化反应的底物扩展 机理研究表明:1) 反应中钯和酸性添加剂都是不可或缺的; 2) 多共轭的2,4-二烯基腙结构对Pd0插烯活化模式也是必要的。氘代实验表明,在π-Lewis碱和Brønsted酸协同催化下的质子化专一选择性发生在腙1a的α位,且该过程是可逆的。DFT计算表明,π-Lewis碱活化的质子化途径在能量上优于Pd-H物种的迁移插入及LLHT历程,并且烯丙基氨化是决速和立体构型决定步骤(图4)。 图4. 钯催化2,4-二烯基腙1a分子内氢官能团化反应的能量分布 总之,本工作报道了手性Pd0络合物和Brønsted酸协同催化2,4-二烯基腙和肟经历质子化/烯丙基取代途径的不对称氢环化反应。该策略进一步拓展了钯催化二烯底物的不对称氢官能团化反应,构建了官能团丰富的手性杂环产物。 论文信息 Palladium(0) and Brønsted Acid Co-Catalyzed Enantioselective Hydro-Cyclization of 2,4-Dienyl Hydrazones and Oximes Yu-Fan Li, Wu-Tao Gui, Fu Pi, Zhi Chen, Dr. Lei Zhu, Prof. Dr. Qin Ouyang, Prof. Dr. Wei Du, Prof. Dr. Ying-Chun Chen Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202407682