镍催化的不饱和羰基化合物的不对称环加成反应

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不饱和羰基化合物的催化不对称环加成反应是一种快速且高效的获得环状光学活性分子的有效方法。通过过渡金属催化或有机小分子催化已经发展了大量的立体选择性[4+2]、[3+2]、[3+3]、[2+2]等环化反应,但是从单一的原料出发获得结构多样的立体选择性高的产物目前还鲜有报道,其原因之一是难以控制区域选择性地产生单一的环加成合物的同时要实现高水平的不对称诱导。近期,厦门大学龚磊教授课题组开发了一种全新的环加成策略,该策略依赖于镍活化的α,β-不饱和羰基化合物在光化学或热条件下的不同反应性,以及它们与富电子烯烃特殊的反应能力。通过将反应条件从光照切换到黑暗,或调整反应配偶体的电子特性,可以实现区域多样化的非对映和对映选择性[2+2]、[2+4]环加成反应。其中,光化学[2+2]反应不需要添加其他光敏剂,因为暴露于可见光下的镍中间络合物可以作为活性成分。反应普遍以高产率获得了多种手性环状产物包括合成和生物学上意义的环丁烷、环己烯和二氢吡喃衍生物以及双环和螺环化合物,且产物具有高非对映和对映选择性。

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    首先,作者系统地筛选了催化剂,配体和温度。发现温度对反应的化学选择性和对映选择性有较大的影响。在确定好的最优反应条件下,作者能以95的对映选择性和85的收率得到产物。尽管非对映选择性并不好。

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    在确定最优条件之后,作者开始了底物普适性的考察。有趣的是,α,β-不饱和羰基化合物在光化学或热条件下,通过将反应条件从光照切换到黑暗,或调整反应配偶体的电子特性,作者实现了区域多样化的非对映和对映选择性[2+2][2+4][4+2]环加成反应。常见的官能团都能很好的兼容,普遍得到中等以及良好的收率和对映选择性。但是反应的时间普遍比较长。

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    为了了解光化学 [2+2] 环加成反应的机理,作者记录了反应组分的紫外-可见光谱。底物(1c2a)、产物(3c)、手性配体 (L4和镍催化剂 ([L4-Ni]) 在乙腈中均未表现出可见光吸收。除了电子-供体-受体(EDA)途径1c2a的混合物没有表现出任何吸收增强,。潜在的中间配合物如[Ni-1c][L4-Ni-1c]的光谱表现出明显的红移和吸收 在 400-450 nm 范围内增强。这些结果表明镍中间体可能是光活性中间体。通过使用三重态敏化剂,以及外加入单电子的还原剂实验,作者验证了之前的猜想该反应路径涉及的是三重态能量转移过程而不是电子转移机制进行的假设。

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    最后,作者对反应产物进行了转化实验,其中包括转化为酯,氢化等。综上,厦门大学龚磊教授课题组基于镍活化的α,β-不饱和羰基化合物在光化学或热条件下的不同反应性,以及它们与富电子烯烃特殊的反应能力,通过将反应条件从光照切换到黑暗,或调整反应配偶体的电子特性,可以实现区域多样化的非对映和对映选择性[2+2][2+4]环加成反应。反应普遍以高产率获得了多种手性环状产物包括合成和生物学上意义的环丁烷、环己烯和二氢吡喃衍生物以及双环和螺环化合物。


DOI:10.31635/ccschem.021.202101465



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