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西安交大KHAN课题组:新型钼催化的烯丙基取代反应

Tsuji于1965年提出π-烯丙基金属络合物的概念,此概念于1973年被Trost等用于合成反应。此后,基于该技术有机化学家创造出了多种新方法来合成或简单或复杂的分子,其中包括开发和利用杂原子亲核试剂,如氧、氮或硫基亲核试剂。尽管这一领域已取得巨大进展,但这些杂原子亲核试剂在过渡金属催化烯丙基取代反应中仍具有很大的发展空间。例如,钼催化的杂原子亲核试剂烯丙基取代反应是未知的,并且很大程度上仅限于碳-碳键的形成过程(图1左)。此外,烯丙基亲电试剂的底物范围也受到限制。

图1. 钼催化烯丙基取代反应的局限性


考虑到这些局限性,西安交通大学理学院Ajmal Khan点击查看介绍团队提出了探索可提供含有杂原子的三元烯丙基立体中心产物的新型钼催化烯丙基取代反应(图1右),且首次报道了钼催化的叔烯丙基亲电试剂的烯丙基磺酰化反应。该团队在未知的情况下进行了大量探索,最终得到预期结果的最佳反应方法(图2)。

图2. 新型钼催化烯丙基取代反应


该方法利用易得的催化剂(Mo(CO)6 / 2,2’-联吡啶,均为市售),且是首次使用第6副族过渡金属催化剂进行叔烯丙基亲电化合物的取代以形成碳硫键的实例。这种原子经济、操作简单的方法具有价格低廉、条件温和、底物范围宽、区域选择性好等特点,为烯丙基砜的合成开辟了一个新的平台;即使是在后期,也为进一步衍化传统的Suzuki交联反应提供了充分的机会(图3)。

图3. 当前研究的应用


具体探索过程如图4。该团队以叔烯丙基碳酸酯1a与苯亚磺酸钠2a为底物,Mo(CO)6为催化剂,2,2’-联吡啶为配体,EtOH为溶剂,在60 ℃下反应24 h即可获得高产率及高区域选择性的目标产物。

图4. 反应条件的选择


对底物苯亚磺酸钠2a进行拓展,如图5所示,相关类型底物范围宽,区域选择性好,产物均具有较高的产率。

图5. 拓展底物2a


对底物叔烯丙基碳酸酯1a进行拓展,如图6所示,同样的,相关类型底物范围宽,区域选择性好。

图6. 拓展底物1a


为了初步了解反应的机理,该团队研究了[Mo0Ln]物种的反应性,如图7所示。对结构进行构想并进一步分析,该团队发现[Mo(bpy)(CO)4]络合物在标准条件下使用时催化效率较高,得到支链烯丙基砜3aa,产率96%。在[Mo(CO)6] / L1催化剂体系下3aa的收率小幅下降,这提供了证据,表明[Mo(bpy)(CO)4]络合物可能是烯丙基磺酰化反应中的活性预催化剂。

图7. 机理研究


目前,该反应的对映选择性反应、机理及向其他杂原子亲核试剂的扩展研究正在进行中,并将在适当时候发表相关成果。


该工作发表在Chem. Sci.上,第一作者为Muhammad Salman博士和许瑶瑶,通讯作者为Ajmal Khan研究员。该研究工作得到中央高校基本科研专项资金(No.1191329135)、西安市科学技术重点实验室建设计划(No.201805056ZD7CG40)、西安交通大学启动基金(No.7121182002)的大力资助。


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):

Regioselective molybdenum-catalyzed allylic substitution of tertiary allylic electrophiles: methodology development and applications

Muhammad Salman, Yaoyao Xu, Shahid Khan, Junjie Zhang, Ajmal Khan*

Chem. Sci., 2020, DOI: 10.1039/D0SC01763A


Ajmal Khan博士介绍


Ajmal Khan,博士生导师,西安交通大学“青年拔尖人才”。西安交通大学理学院特聘研究员,2015年于上海交通大学取得博士学位,2018年11月起就职于西安交通大学。


Khan博士主要从事有机合成方法学研究,在金属催化不对称烯丙基取代反应构建季碳手性中心等领域取得一系列研究成果。自开展研究工作以来,Khan博士先后在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci. 等国际权威期刊上发表文章。


https://www.x-mol.com/university/faculty/66117

http://gr.xjtu.edu.cn/web/khan    


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