在過去的幾十年中,C=C雙鍵的形成策略已經取得了巨大的發展,經典方法如Wittig反應和烯烴復分解反應等均已成為書本知識。另外,盡管兩個卡賓偶聯形成烯烴的方法概念新穎,卻極少被實現。經過對重氮化合物分子間交叉偶聯的研究發現,當兩個偶聯劑的性質不同時,可以更有效地實現偶聯。目前,科研人員分別實現了Rh、Ag催化受體取代重氮化合物與供-受體重氮化合物或烷基取代重氮化合物的偶聯反應,但產物的立體選擇性較差或局限于E式烯烴(Scheme 1a)。
(來源:Angew. Chem. Int. Ed.)
由于葉立德具有易于制備、易于純化以及更加安全等特點,除了經典的Johnson-Corey-Chaykovsky外,硫葉立德和氧硫葉立德已被廣泛應用于C-H官能化、N-H插入和環化異構化反應中。盡管硫葉立德可能發生自身的二聚反應,但該反應從未用于烯烴的高效合成。近日,奧地利維也納大學Nuno Maulide課題組報道了一種通過Ru催化重氮化合物和氧硫葉立德的交叉烯化構建Z式烯烴的新方法,該方法簡單高效,Z式選擇性高。相關文章發表在Angew. Chem. Int. Ed.上(DOI: 10.1002/anie.201809934)。
實際上,氧硫葉立德比相應的重氮類似物具有更好的親核性,但比重氮類似物分解成金屬卡賓的速率更慢。因此,作者推測重氮化合物能更快地形成金屬卡賓,并且所產生的親電子卡賓將優先受到更親核的氧硫葉立德進攻。這樣重氮化合物與氧硫葉立德的催化交叉偶聯反應將成為可能(Scheme 1b)。
為證明以上推測,作者首先考察了一系列銥(II)和銠(II)催化劑以促進重氮化酯1a和氧硫葉立德2a的交叉烯化反應(Table 1)。初步實驗以較低的收率形成目標烯化產物3aa。重要的是,在此過程中并未發生氧硫葉立德2a的同源二聚化,這證實了作者最初的假設。隨后在催化劑篩選過程中,作者發現廉價的Ru配合物[Ru(p-cymene)Cl2]2的反應效率最高。經過進一步的條件優化,底物以71%的收率,9:1的Z/E比分離得到產物3aa。
(來源:Angew. Chem. Int. Ed.)
得到最優反應條件后,作者考察了葉立德的適用范圍(Scheme 2)。令人滿意的是,缺電子的氧硫葉立德(2b–d,?2h)能以與2a相似的收率以及Z/E選擇性得到烯化產物。對位取代底物(2b,2h)的選擇性特別高,產物烯烴的Z/E比高達13:1。然而富電子底物(2e,?2i)的選擇性較低。葉立德上的羰基部分并不是交叉烯化反應成功的先決條件,因為砜(2k)也能以良好的收率和高選擇性進行反應。
(來源:Angew. Chem. Int. Ed.)
接著,作者研究了重氮化合物的底物范圍(Scheme 3)。多種重氮酯都適用該交叉烯化反應。值得注意的是,硅烷基(1e)、炔基(1b)以及烯丙基(1c)取代的底物具有良好的耐受性,產物Z/E比高達11:1,并且沒有觀察到不飽和烴環丙烷化的競爭產物。
(來源:Angew. Chem. Int. Ed.)
(來源:Angew. Chem. Int. Ed.)
總結:Nuno Maulide課題組報道了一種通過Ru催化重氮化合物和氧硫葉立德的交叉烯化構建Z式烯烴的新方法。他們利用重氮化合物與同時作為卡賓前體和親核試劑的氧硫葉立德反應性的內在差異,使得反應具有高度的立體選擇性。這也是對缺乏選擇性的重氮-重氮偶聯反應的有力補充。
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