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去芳构化反应 vs C-H插入反应 vs Bϋchner反应

来源: X-MOL 2017-08-10 10:15:15

金属卡宾是一类具有多种反应活性的物种，反应常常会经由多种反应途径，生成多样化的产物。而控制反应途径及选择性、生成所需的目标产物是化学家们致力研究的方向。许多课题组已成功实现了高化学选择性金属卡宾参与的去芳构化反应，通过控制反应条件，反应经由其他途径而不经由传统的C-H键插入反应。其中比较经典的反应有芳香烃的环丙烷化反应（图1a）、Bϋchner反应（图1b）。Liu及Lan课题组报道了金催化酚的对位烷基化反应，反应具有高度的化学选择性，不经由传统的O-H键插入反应。

酚的催化不对称去芳构化反应是构建三维骨架的策略之一，常见的酚的去芳构化反应有：三价碘试剂参与的酚邻位的去芳构化-酯化反应、金属催化酚的对位Friedel-Crafts反应、酚参与的烯丙基化-去芳构化反应等。日本千叶大学Tetsuhiro Nemoto 和Shingo Harada等人推测，若能够找到合适的反应条件抑制Bϋchner反应及C-H键插入反应等竞争过程，金属卡宾参与的酚的去芳构化反应便可以实现。近日，该课题组在这一领域取得了突破性的成果。

作者首先选择1a为底物，对反应条件进行了优化。采用金属卡宾研究领域最常使用的催化剂Rh2(OAc)4参与该反应时，反应的化学选择性十分不理想，且得不到目标产物2a，而是发生Bϋchner反应及C-H键插入反应，得到产物3a、4a、5a（图2，entry 1）。随后作者对不同的金属催化剂进行考察，发现使用铜及金催化剂时能够得到目标产物（图2，entry 2-3）。为了实现不对称合成过程，作者向体系中加入手性的磷酸银，发现产物具有一定的光学活性（图2，entry 4）。进一步的研究发现，反应仅使用磷酸银时也能得到目标产物，且产物的手性与金/银共催化体系得到的产物相反（图2，entry 5）。这一重大发现促使作者对银催化剂进行一系列的优化，经过催化剂、配体、溶剂及添加剂的筛选（图2，entry 6-15），最终他们得到优化条件，即使用(S )-TRIPAg为催化剂、苯甲酸为添加剂、2-丁酮为溶剂时，去芳构化产物2a的产率达到89%，对映选择性为95:5。

得到了酚不对称去芳构化反应的优化条件，作者随后对该反应的底物适用性进行了考察，他们尝试了酚邻位为卤素、烷基、芳基等取代基的底物，酚间位取代的底物以及N-烷基、芳基取代底物的反应情况，结果表明该反应具有非常好的底物适用性，具有较好的应用前景。

作者使用底物1s及1a参与反应，均得到一定量的环庚三烯产物，生成该类产物一般需经历了卡宾中间体，因此该结果表明反应中生成了银卡宾物种。

该分子内酚的去芳构化反应有两种可能的反应机理：（1）金属卡宾物种对酚的对位进行亲电加成，形成中间体Int-1，随后质子迁移并发生金属离子消除得到产物2a；（2）金属卡宾物种与酚发生分子内环丙烷化反应，或中间体Int-1发生烯酮加成反应，生成中间体Int-2。在铑或铜催化剂的作用下，中间体Int-2可发生Bϋchner反应生成经典的产物3a，而在银催化下，反应却生成去芳构化的产物2a，该过程可能经由途径B或C。作者在Rh2(OAc)4/(S )-TRIPAg催化体系下原位生成的Int-2，用于后续反应却得不到任何产物2a，由此证实产物2a通过途径B得到，苯甲酸能够促进该反应进一步佐证了该途径。

有机化学

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