Pd/GF-Phos催化的三组分不对称偶联反应合成手性二芳基甲基炔烃

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炔类化合物是生物活性分子、天然产物和有机电子材料中重要的核心结构基元。因此,自从Sonogashira反应被发现以来,炔基部分被引入到有机分子中引起了极大的关注。在这方面,过渡金属催化的交叉偶联反应是构建C(sp2)−C(sp)键和C(sp3)−C(sp)键的一种有效方法。尽管科学家们在这一领域取得了重大进展,但不对称合成炔丙立体中心的方法很少,特别是二芳基甲基炔烃(方案1最上部)。目前的方法包括亲电试剂和亲核试剂之间的交叉偶联,以及起始材料的去功能化。例如,Nishibayashi报告了一种钌催化的富电子芳烃与丙酸醇的不对称炔丙基化反应(方案1a但是由于钌烯丙中间体的参与,底物仅限于末端炔烃。然而,Tunge已经证明了富含对映体的丙酚酸苄酯通过立体特异性脱羧偶联得到11-二芳基乙炔基甲烷(方案1b)对映体选择性依赖于富含对映体的底物的手性转移。后来,SunLiu描述了一种新的有机催化不对称合成二芳基甲基炔烃的方法(方案1c),该方案限制了底物的范围,通过远程立体控制的16-共轭加成反应合成了二芳基甲基炔烃。最近,刘在铜催化的不对称立体选择性的Sonogashira C(sp3)−C(sp)交叉偶联普通烷基亲电化合物(方案1d)方面取得了突破然而,二芳基甲基卤化物在这项工作中是不可行的。鉴于手性二芳基甲基炔类化合物在生物活性分子中的重要意义,开发新的手性二芳基甲基炔类化合物的合成方法是非常必要的。

最近,来自复旦大学的张俊良教授课题组通过使用配体Sadphos应用于N-对甲苯磺酰腙、芳基卤化物和末端炔烃的三组分对映体选择性偶联。作者在面对该反应时,提出了可能遇到的三个难题:卡宾迁移插入时决定对映选择性,副反应如Sonogashira偶联,温和的反应条件。

在初步筛选中,作者N-对甲苯基腙1、溴苯2和苯乙炔3为模型底物,首先对配体进行了筛选,但这些配体都没有得到满意的结果,大部分都是Sonogashira偶联产物。有趣的是,用环己基取代PC-Phos的膦上的苯基,即所谓的GF-Phos可以以84%的产率和91%ee得到相应的三组分偶联产物4(1)。进一步改变胺的α位上的芳基取代基,可以获得更高的产率和对映体选择性(76−91%ee)。铜助催化剂是提高反应效率的关键。无铜时,产品收率显著下降。此外,钯预催化剂、碱和溶剂等其他参数对产率和ee值有显著影响[Pd(dmba)acac]Pd(OAc)2Pd2(dba)3活性更高,最后,作者确定了在环己烷中[Pd(dmba)acac]CuBr2GF-Phos-4NaOH的组合为最佳反应条件,二芳甲基炔基4的收率为84%ee91%

作者根据筛选出的最佳反应条件,进行底物普适性的考察,芳基N-对甲苯磺酰腙上的甲氧基、硫醚、氟化物和氯基等多种对位取代基是相容的,生成了相应的二芳基甲基炔烃(4−14),产率从中到高。该反应对间位(15−18)和邻位取代芳基N-对甲苯磺酰腙(1920)有较强的耐受性,而邻位取代的N-对甲苯磺酰腙(1920)对映体选择性略有下降,这可能是由于空间位阻的原因。对于芳基卤化物,反应进行顺利,底物范围广,产物收率适中,对映体选择性高。可以容忍多种官能团,包括氨基、硅基和乙酰基(23−37),含有大位阻的邻位取代基(如异丙基)的对映体产物的ee(35)较低。该反应对杂环芳烃也有较好的耐受性(方案2)


    接下来,通过与不同取代的乙炔进行反应,进一步研究了反应的范围(方案3)。含不同给电子或吸电子取代基的芳基乙炔顺利地参与了偶联反应,得到了中ee的目标产物(42−48)。该方案还适用于一系列烷基乙炔,可容忍各种官能团,如腈、酯、氯、缩醛、酰胺和硅烷(49−59)

通过简单地交换N-对甲苯磺酰腙和芳基溴的组合,得到了6对对映体。如方案4所示,具有不同官能团的不同偶联对偶联对映体具有良好的对映选择性。

为了证明这一三组分耦合方案的实际应用,对其进行了各种功能后处理(方案5a)。例如,几种含有薄荷醇、葡萄糖和胆固醇的生物活性卤代芳烃与N-对甲苯磺酰腙和乙炔发生了理想的偶联反应,产率高,非对映选择性高。同时,该反应还可以通过克级反应得到目标产物,

产率和对映体选择性没有显著降低(方案5b)

此外,炔烃是用途广泛的合成中间体,可以很容易地转化为各种有用的官能团,如烷烃、烯、烯、醛和酮。在这方面,方案5c展示了该产物进行的转化,令人高兴的是所有这些转变都具有良好的立体化学保持性。

综上所述,作者成功发展了高对映体选择性的钯催化的三组分偶联反应。开发并短路线合成了一类新型手性亚磺酰胺膦配体(GF-Phos),具有产率高、对映体选择性好等优点。通过简单将N-对甲苯磺酰腙和芳基卤化物的取代基进行交换,用同一手性配体可以很容易地制备出一对对映体。此外,手性二芳基甲基炔烃很容易转化为多种官能团,并保持良好的对映体纯度。


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