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kok手机app下载:Angew:平面手性钯环催化的立体保留区域选择性和对映选择性
2022-10-07 05:24:52 | 来源:kok下载官网app 作者:kok下载官网app体育
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  近日,德国斯图加特大学René Peters课题组报道了使用平面手性钯环催化剂,异噁唑啉酮与烯丙基亚胺酯作为底物实现了非对映体特异性反应,从而在高度对映体富集的产物中保持了烯丙基底物的C=C双键几何结构。此外,山东大学陆刚课题组通过相关的DFT计算表明,反应通过SN2机理进行,而不是通过π-烯丙基钯配合物机理进行。高度控制的关键是通过与五苯基二茂铁基催化剂核心的苯基取代基的π-相互作用稳定SN2过渡态的烯丙基片段。

  不对称烯丙基烷基化反应(AAAs)已广泛用于有机合成领域中。目前,AAAs在烯丙基反应底物的区域和对映选择性控制方面具有很高的效率。其中,钯配合物是最常用的催化剂,涉及通过将烯丙基乙酸酯/碳酸酯氧化加成到Pd(0)催化剂上以形成亲电阳离子π-烯丙基-Pd配合物,可被软亲核试剂从外层进行进攻。同时,Pd(0/II)-催化的AAAs烯丙基烷基化反应,通常获得(E)-构型的产物。然而,由于π-烯丙基-Pd配合物的快速异构化过程,导致反应不能直接获得(Z)-构型的产物(Scheme 1,top)。最近,Peters课题组报道了一种由手性Ir(I)配合物和非手性Pd(II)盐组成的二元催化体系,实现了异噁唑啉酮的催化不对称烯丙基化反应,涉及Ir-催化区域选择性N-烯丙基化形成支链烯丙基异构体,然后进行[3,3]-重排,从而使C=C双键具有(E)-构型(Scheme 1,middle)。近日,Peters课题组报道了一种钯催化异噁唑啉酮的非对映专一性催化不对称C-烯丙基化反应,且产物中烯丙基亲电试剂的双键几何构型保持不变(Scheme 1,bottom)。

  首先,作者以Z-1a或E-1a和异噁唑啉酮2A作为模型底物,进行了相关反应条件的筛选(Table 1)。当使用[PPFIP-Cl]2/Na(acac)作为催化体系,CHCl3作为溶剂时,底物E-1a可以91%的收率获得产物E-3aA,E/Z 99:1,ee为91%。同时,底物Z-1a可以89%的收率获得产物Z-3aA,E/Z = 1:22,ee为99%。值得注意的是,该反应具有出色的非对映专一性。

  在获得上述最佳反应条件后,作者对底物范围进行了扩展(Table 2)。首先,当底物1中的RZ或RE为一系列烷基、环己基、芳基等时,均可顺利进行反应,获得相应的产物3bA-3nA,收率为39-93%,ee为84-89%。其次,当底物2中的R3为具有不同电性的芳基、萘基、烷基时,均与体系兼容,获得相应的产物3aA-3aH,收率为60-86%,ee为73-99%。当底物2中的R2为具有不同电性的芳基、烷基时,也能够顺利进行反应,获得相应的产物3al和3aJ-3aM,收率为44-85%,ee为64-99%。此外,当底物1中的R1为甲基时,反应也可顺利进行,获得相应的产物3oA和3pA,收率为49-70%,ee为79-97%。值得注意的是,上述的反应过程(除Z-3hA、Z-3al和Z-3pA以外),均具有出色的非对映专一性。

  为了进一步了解反应的机理,作者进行了相关的控制实验(Scheme 2)。首先,中间体5(烯丙基酰亚胺重排产物)与2A在标准条件下反应,未能生成目标产物3aA(Scheme 2,top)。其次,支链烯丙基亚胺酯6与2A在标准条件下反应,仅获得21%收率的E-3aA,ee为46%。同时,该反应以74%的收率获得N-烯丙基化产物7(Scheme 2,middle)。上述结果表明,反应涉及SN2机理进行。此外,作者还考虑了N-烯丙基化和随后的[3,3]-重排的选择性。然而,无论是否存在三氯乙酰胺,底物8在标准反应条件下均未能生成产物3aA(Scheme 2,bottom)。

  最后,山东大学陆刚课题组还对钯催化的异噁唑啉酮烯丙基化反应进行了相关的DFT计算(Figure 1)。首先,反应以Pd(II)的C-H键活化开始,通过协同的“金属化/去质子化”机理(CMD)进行,生成N-结合的Pd(II)中间体(int3),而不是C-结合的Pd(II)配合物。随后,中间体int3与E-1b通过配体交换,生成更稳定中间体int4。原则上,int4可以进行C-O键的氧化加成和随后C-C键的还原消除,生成C-烯丙基化产物。然而,由于C-O键氧化加成的过渡态能量上非常不利(TS2c),从而表明反应不适合Pd(IV)中间体的形成。相反,TS2a由于具有相对较低的能障,从而表明C-C键的形成是通过SN2机理进行。

  同时,不可逆的SN2烯丙基化步骤决定了该反应的对映选择性。能垒差异主要是由于两种过渡态之间非共价相互作用的差异。在有利的TS2a中,稳定的 π∙∙∙π相互作用包括烯丙基-苯基和苯基-苯基相互作用。相比之下,能量上不利的TS2b只有一个苯基-苯基相互作用。因此,其它钯环催化剂(如FIP和PPFOP)中缺乏这些稳定的π∙∙∙π相互作用,从而导致对映选择性较低。

  德国斯图加特大学René Peters报道了一种使用平面手性五苯基二茂铁基咪唑啉钯环催化剂,实现了非对映专一性催化对映选择性烯丙基取代反应。值得注意的是,烯丙基单元中C=C双键的几何构型在反应过程中保持不变。此外,山东大学陆刚课题组通过相关的DFT计算表明,反应通过SN2机理进行,并排除了π-烯丙基钯配合物的机理。此外,稳定的π-相互作用对于反应的对映选择性也至关重要。

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