过渡金属催化去对称化构建四元环丁酮类化合物文献综述

 2023-02-05 20:53:45

1.研究背景

环状化合物的C-C键构建和断裂反应是有机化学领域备受关注的课题之一。通常情况下,由于C-C键的键能相对较高,一般的C-C键对于化学反应呈惰性。其中四元环丁酮类化合物由于具有一定的环张力,以及羰基的存在能够激活alpha;碳原子与羰基之间的键,易发生一般环状化合物难以发生的反应,在化合物对映选择性的非对称化中起着重要的作用。环丁烷的张力能(26.3 kal/mol)与环丙烷的环张力能(27.6 kal/mol)相似,而比环戊烷的张力能(7.7 kal /mol)高许多。但随着环上取代基的增多,张力能明显减小,可还是比环戊烷和环已烷的环张力能高。因此,四元环化合物大小适中的的张力能,一方面在理论上有一定的推动力,较容易进行C-C键断裂;一方面相比较于环丙烷衍生物更接近于小张力环状化合物以及直链化合物。所以,系统研究四元环化合物C-C键活化的方法对于化学家们认识C-C键断裂的基本规律和探索小张力环化合物C-C键活化的方法学具有重要的指导意义。同样,合成一系列新型官能团化的四元环化合物也为推动该领域的发展有一定的重要意义。[1]

随着过渡金属在有机合成反应中的使用,科学家们发现使用过渡金属催化C-C键形成金属-C键是断裂惰性C-C键的最好方法。同时惰性键的直接官能化对研究环境友好、经济简单的化学合成反应也提供了一个尚可的思路,成为了绿色化学研究的一部分。

本课题则通过使用金属铑在去对称化构建四元环丁酮类化合物。

2.研究历史

历史上,金属铑不仅是第一个,而且还是环丁酮C-C键断裂中最重要的过渡金属。它通过对C-C键进行活化(CCA),生成金属-C键,进而由其他基团进攻,裂解,最终生成对应产物。[2]

1994年,伊藤和他的同事们第一个报导出通过金属铑作为催化剂在高温下以烷基环丁酮为底物成功断裂了alpha;碳原子与羰基之间的键。其中3位取代环丁酮的两个C-C键则为对映选择性去对称化提供了反应位点。[3]

2006年,村上和他的同事们报导了利用SEGPHOS作为对映诱导剂,以金属铑作为催化剂选择性去对称化环丁酮类化合物。[4]此反应旨在通过化合物4重金属化生成化合物5,通过铑原子取代环丁酮基的邻位硼原子,使其空间上与alpha;碳原子和羰基之间的键相互靠近,再通过对羰基进行加成生成化合物6,之后发生C-C键的裂解,生成具有高度手性的化合物7,之后脱去铑原子释放产物8。值得注意的是,该分子通过beta;-C消除对映选择性C-C键断裂,构建了一个手性季碳中心的环戊酮分子8,且反应得到较高的产率和对映选择性。其团队藉此反应合成了一系列香豆素类化合物。

村上等人同时用此方法合成了化合物9,又使其作为对映选择性合成的底物合成了(-)-香波烯醇。该化合物9具有高度拥挤的全碳四元立体中心。

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