化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院王守國(guó)教授團(tuán)隊(duì)在Journal of the American Chemical Society國(guó)際期刊上發(fā)表題為“Direct Catalytic Enantioselective C(sp2)–H Allylation of Acrylic Acids: Modular Access to Chiral 1,4-Skipped Dienes”的研究論文，闡述了一例手性CpxRhIII催化的丙烯酸直接不對(duì)稱(chēng)烯基C(sp2)–H烯丙基化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了丙烯酸與烯丙醇酯之間的高效、不對(duì)稱(chēng)交叉偶聯(lián)，為手性1,4-跳烯二烯結(jié)構(gòu)的模塊化合成提供了一條全新的策略。
手性分子的高效構(gòu)建是有機(jī)合成與不對(duì)稱(chēng)催化領(lǐng)域的核心問(wèn)題之一。其中，直接利用惰性的C–H鍵作為反應(yīng)位點(diǎn)，不僅能夠顯著提高原子與步驟經(jīng)濟(jì)性，也為復(fù)雜手性骨架的快速構(gòu)建提供了理想路徑。然而，游離羧酸在過(guò)渡金屬催化的不對(duì)稱(chēng)C–H官能化中往往面臨配位弱、反應(yīng)選擇性難以精確控制等挑戰(zhàn)，使該方向長(zhǎng)期處于“概念可行但方法稀缺”的狀態(tài)。
手性1,4-跳躍二烯的模塊化合成途徑
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，作者發(fā)展了一種手性CpxRhIII催化體系，結(jié)合羧酸“原位導(dǎo)向基團(tuán)”策略，首次實(shí)現(xiàn)了丙烯酸烯基C(sp2)–H鍵的直接不對(duì)稱(chēng)烯丙基化反應(yīng)。該反應(yīng)以丙烯酸衍生物和烯丙醇醋酸酯為偶聯(lián)伙伴，在溫和條件下高效進(jìn)行，選擇性構(gòu)建支鏈型手性1,4-跳烯二烯羧酸產(chǎn)物。在最優(yōu)條件下，反應(yīng)可在室溫下獲得超過(guò)90%的收率和最高95% ee的優(yōu)異對(duì)映選擇性，且表現(xiàn)出完全的支鏈選擇性。該體系對(duì)多種α-芳基和α-烷基取代丙烯酸及結(jié)構(gòu)多樣的烯丙醇酯均具有良好兼容性，體現(xiàn)出優(yōu)異的官能團(tuán)耐受性。機(jī)理研究表明，反應(yīng)經(jīng)由“遷移插入–β-乙酸根消除”路徑進(jìn)行，對(duì)映選擇性在遷移插入步驟中由手性CpxRhIII催化劑的空間位阻效應(yīng)所確立。該工作拓展了羧酸導(dǎo)向不對(duì)稱(chēng)C–H鍵官能化的反應(yīng)模式，并為手性1,4-跳烯二烯這一重要結(jié)構(gòu)單元的高效構(gòu)建提供了原子經(jīng)濟(jì)、步驟簡(jiǎn)潔的新途徑。該策略有望進(jìn)一步推廣至其他羧酸體系，并在不對(duì)稱(chēng)合成與藥物分子構(gòu)建中展現(xiàn)更廣闊的應(yīng)用前景。本文第一作者為深圳大學(xué)副研究員羅木鵬博士，其主要貢獻(xiàn)包括反應(yīng)體系的構(gòu)建、底物拓展及機(jī)理研究等。王守國(guó)教授為獨(dú)立通訊作者，深圳大學(xué)為第一單位。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c17825
