利用兩性烯丙基金屬絡(luò)合物實現(xiàn)親電和親核烯丙基化反應(yīng)是有機合成中重要的碳碳鍵合成方法。通過兩性烯丙基金屬絡(luò)合物催化的不對稱親電烯丙基化反應(yīng)得到廣泛研究，但是利用極性翻轉(zhuǎn)策略，通過兩性烯丙基金屬絡(luò)合物親核性反應(yīng)模式，實現(xiàn)不對稱烯丙基化反應(yīng)的報道很少。另一方面，手性高烯丙醇是具有生物活性的藥物分子和天然產(chǎn)物中常見結(jié)構(gòu)片段。雖然金屬催化醛的不對稱烯丙基化反應(yīng)有很多報道，但是仍然缺乏利用簡單易得的手性金屬絡(luò)合物，通過高多樣性的烯丙基前體，實現(xiàn)高立體選擇性的廣泛底物適用性的不對稱烯丙基化方法。因此開發(fā)利用烯丙基鈷絡(luò)合物通過極性翻轉(zhuǎn)的策略實現(xiàn)不對稱反應(yīng)構(gòu)建手性高烯丙醇的新方法非常必要。
中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所金屬有機化學(xué)國家重點實驗室孟繁柯課題組一直致力于鈷催化的不對稱反應(yīng)研究。在前期的研究中，孟繁柯課題組發(fā)展了一系列鈷催化新型不對稱反應(yīng)（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 11049 –11053；Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 2694–2698；Cell Reports Physical Science，2021, 2, 100406）。近期，該課題組在探索烯丙基鈷的化學(xué)反應(yīng)過程中，利用極性翻轉(zhuǎn)策略，發(fā)現(xiàn)通過烯丙基自由基中間體與醛發(fā)生高立體選擇性的立體匯聚式加成反應(yīng)，取得了新的研究進(jìn)展。（J. Am. Chem. Soc. 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c05690）
圖 催化不對稱烯丙位碳?xì)涔倌軋F(tuán)化反應(yīng)
他們發(fā)現(xiàn)，通過原位還原產(chǎn)生一價鈷絡(luò)合物，可以與烯丙醇及多種衍生物發(fā)生氧化加成，產(chǎn)生的烯丙基鈷中間體可以發(fā)生均裂，生成烯丙基自由基，其發(fā)生快速異構(gòu)化，使得原料烯丙醇衍生物的立體化學(xué)不會轉(zhuǎn)移到產(chǎn)物中，從而實現(xiàn)立體匯聚式反應(yīng)模式。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，烯丙基二價鈷是發(fā)生親核反應(yīng)的中間體。該反應(yīng)產(chǎn)率和立體選擇性優(yōu)異，底物適用性廣泛，可兼容多種敏感官能團(tuán)，通過手性鈷絡(luò)合物單一的催化平臺，實現(xiàn)具有叔碳和季碳中心的不對稱烯丙基化反應(yīng)，解決了不對稱烯丙基化反應(yīng)領(lǐng)域長期無法解決的問題。反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行后續(xù)官能團(tuán)轉(zhuǎn)化，可以高效構(gòu)建生物活性分子，該方法被應(yīng)用于天然產(chǎn)物paliclavine骨架的構(gòu)建。
此研究由王壘、王立凡和李明霞等同學(xué)完成，崇慶雷、孟繁柯為通訊作者。感謝國家自然科學(xué)基金委、上海市科委、中國科學(xué)院、上海有機所和金屬有機化學(xué)國家重點實驗室的大力資助。
