金属铑催化烯丙基醇的不对称烯丙基烷基化反应

过渡金属催化的不对称烯丙基烷基化（AAA）反应是构建碳手性中心一种非常高效便捷的方法，目前已经有多种过渡金属配合物成功催化AAA反应，其中使用频率最高的是Pd和Ir的配合物；而同样在过渡金属催化中常用的Rh配合物在该方面的应用却不多见。仅有的报道也多集中于使用手性烯丙基底物，最终通过两次构型翻转实现手性保留的过程，或依赖活化的烯丙醇类底物如烯丙基醋酸酯等；并且反应的对映选择性控制以及底物普适性仍然存在局限。因此，探索和发展高效的Rh催化的不对称烯丙基取代反应具有十分重要的意义。

近日，中国科学院上海有机化学研究所的游书力（点击查看介绍）课题组首次报道了烯丙基醇作为底物、Rh催化的不对称烯丙基烷基化反应。作者选用苯基烯丙基醇1a和1,3-戊二酮2a作为模型底物，并首次将Carreira类型的膦/烯烃配体应用到Rh催化的烯丙基取代反应中。通过对添加剂、溶剂、催化剂前体以及膦/烯烃配体等条件的筛选，作者发现在催化量三氟乙酸的作用下，以(S )-L1作为手性配体，反应能够以优秀的区域选择性、收率和立体选择性得到烷基化的产物3a（图1）。

图1. 最优的反应条件

随后，作者对反应的普适性进行考察。结果表明，对于芳基取代的烯丙基醇类底物，芳香环上可以兼容不同取代位置的吸电子基团或给电子基团，多数情况下，反应均能得到优秀的支链选择性、良好的收率和优秀的立体选择性控制。令人惊喜的是，该催化体系同样兼容脂肪族基团取代的烯丙醇类底物。无论烷基链长度以及烷基链上的取代基如何改变，反应均能很好地发生，并且以良好的收率和优秀的立体选择性得到目标产物。这种对更为挑战的脂肪族取代底物的兼容性在不对称烯丙基取代反应中极为罕见。此外，不同的1,3-二酮化合物、β-酮酸酯、丙二酸酯类底物在该催化体系中均能取得不错的结果（图2）。最后，作者通过实验证明该反应存在动态动力学拆分的过程（图3）。

图2. 底物适用范围的考察

图3. 动力学拆分实验

为了展示该方法学的应用价值，作者进一步对烯丙基取代产物进行转化。在催化量盐酸的作用下，3a分别与羟胺和肼缩合，轻松地得到含氮杂环化合物5和6。通过不对称烯丙基取代反应构建的手性中心在环化过程中不受影响（图4）。

图4. 产物转化

这一研究成果发表在J. Am. Chem. Soc. 期刊上，文章的第一作者是唐生表博士，课题组的张霄博士、在读博士生涂航飞参与了该课题的研究。

总结

游书力课题组基于不对称烯丙基取代反应发展了一类全新的催化体系，首次实现了铑催化烯丙基醇与1,3-二羰基化合物的不对称烯丙基烷基化反应，以优秀的区域和立体选择性得到相应的烷基化产物。该催化体系展现出极为优秀的底物普适性和官能团兼容性，应用于芳基取代底物和更具有挑战性的脂肪族取代的烯丙醇类底物时，均能取得优秀的结果。同时，这也是基于Rh催化体系首次直接使用烯丙醇作为底物并获得成功的离子，其中三氟乙酸在烯丙基醇的原位活化和立体选择性控制中发挥了重要作用。

该论文作者为：Sheng-Biao Tang, Xiao Zhang, Hang-Fei Tu, Shu-Li You

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Regio- and Enantioselective Rhodium-Catalyzed Allylic Alkylation of Racemic Allylic Alcohols with 1,3-Diketones

J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 7737, DOI: 10.1021/jacs.8b05126

导师介绍

游书力

http://www.x-mol.com/university/faculty/15598