Nat. Chem :董广彬课题组烯基Catellani反应实现全碳四取代烯烃的合成

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全碳四取代烯烃广泛存在于天然产物、生物活性分子和功能材料当中,然而其合成手段仍十分有限。芝加哥大学的董广彬老师课题组一直从事Pd/降冰片烯协同催化的研究,近日发展了一种Pd/NBE催化烯基卤代物或OTf合成全取代烯烃的新方法,该反应底物兼容性好,各类环状和非环状烯基卤代物(或OTf)都能以中等到优秀收率得到目标产物。

Pd/NBE催化体系最早由Catellani等人报道,可用于多取代芳烃的合成当中(图a)。该反应经历一个环钯中间体(先烯烃迁移插入,再发生C-H键活化),该中间体可以与一对亲电/亲核试剂发生各种反应。

根据上述反应,若将芳环换成烯烃,则有可能发展一种合成四取代烯烃的新方法,然而早在1980年代,Catellani等人发现烯基溴在Pd/NBE催化体系下会经历3-exo-trig历程发生环丙基化反应,并不能得到四取代烯烃

Lautens和Yamamoto课题组曾先后实现了尿嘧啶和奎诺酮碘代物的Catellani反应,这是因为这两类化合物和芳环类似具有一定的芳香性。与芳基Catellani反应相比,普通烯烃的Catellani反应存在以下几个挑战,①普通烯烃没有芳香性,容易发生环丙基化反应;②烯丙位容易发生β-H消除,导致不可逆副反应的生成;③烯基溴或OTf与芳基碘相比,反应性更差。

作者对反应可能的机理进行了分析,发现在降冰片烯上引入一些合适的取代基或许可以抑制环丙烷化反应的发生,如果引入酰胺等导向基还能促进C-H键活化的进行(漂亮工作的背后都有缜密的思考)。


该反应的关键在于降冰片烯(NBE),对不同类型的降冰片烯进行了筛选,结果表明双键上有酰胺基取代的NBE能有效实现烯烃的Catellani反应,其中N11效果最好。

该反应具有很好的底物兼容性,可以实现各类四取代烯烃的合成。

总结:本文并未对这篇文章进行详细解读,只是对设计反应的思路进行了描述,做有机方法学了解反应历程十分重要,首先要明白课题存在的一些挑战,随后再去想办法解决相应的挑战。

PS:Pd/NBE催化体系合成价值十分大,能够一步构成多根化学键,目前研究比较热门,EOC以前曾经对其进行过总结:张力催化:降冰片烯催化的Catellani反应。另外,武汉大学周强辉老师曾经在Angew上发表过一篇Pd/NBE催化Catellani反应的综述,对其进行了系统总结,感兴趣的可以看下(10.1002/anie.201813491)。


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