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钌催化苯并环丁烯酮与酮醇的不对称环加成反应构建II型聚酮化合物

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基于Liebeskind、Jun和Murakami等人的先锋工作,π键对非环状金属的插入反应已经发展成为一个非常受欢迎的研究领域。虽然该领域已经取得了一定的发展,但仍存在一些挑战,如反应往往需要指导基团来克服动力学和热力学能量基础,许多碳碳键激活诱导碳碳键偶联反应仅限于分子过程,此外,除了供体-受体环丙烷参与反应外,不对称分子之间的过渡金属催化碳碳键激活诱导碳碳偶联反应非常罕见。德克萨斯大学奥斯汀分校Michael J. Krische该团队通过以下机制开发了一种环加成反应,用于促进相邻二醇、酮醇或二酮。Ru(II)杂环物种,然后是双酮加成,伴有二醇或酮醇Ru(II)转移氢解释杂环物种,释放产物,再生二酮。

基于上述工作和工作Michael J. Krische最近团队发现的Ru(II)杂环物种可通过碳-碳键对苯并环丁烯酮加成获得。最近,他们报道了通过碳-碳键氧化加成实现的不对称环苯并环丁烯酮和酮醇加成过程,具有优异的区域和三维选择性(图1)。相关工作已发表J. Am. Chem. Soc.上。

图1. 反应机制促进邻二醇、酮醇或二酮发生环加成。图片来源:J. Am. Chem. Soc.

接下来,作者优化了反应条件,主要考察苯并环丁烯酮R1和R取代基、酮醇R3取代基对反应的影响。R一是甲氧基替代基,R2为OTIPS取代基,R3为OBn以96%的产率取代基时,反应达到最佳催化效果,>20/1区域选择性、非对映选择性和97/3对映选择性获取产品(图2)。

图2. 筛选反应条件。图片来源:J. Am. Chem. Soc.

在最佳条件下,作者探讨了底物的适用范围,主要考察苯并环丁烯酮苯环R替代基对反应结果的影响。该系统的官能组兼容性非常好。无论是苯环上修饰单取代的甲氧基替代基,还是多替代的供电子或吸电子替代基,反应都可以获得目标产品3,具有中等到良好的产率、优秀的非对应选择性、区域选择性和优秀的对应选择性h-3s。通过3h的X确定射线单晶衍射(图3)。

钌催化苯并环丁烯酮与酮醇的不对称环加成反应构建II型聚酮化合物

图3. 调查底物的适用范围。图片来源:J. Am. Chem. Soc.

为了突出催化系统在复杂结构生物分子合成中的应用,作者合成了一系列催化系统II类型聚酮类化合物,如Arenimycins A?D、Collinone还有抗菌活性Angucyclines包含桥头邻二醇结构的分子也通过底物1c和2g反应构建了Arenimycins核心骨架(图4)结构拥挤。

图4. 天然产物Arenimycins构建核心骨架。图片来源:J. Am. Chem. Soc.

钌催化苯并环丁烯酮与酮醇的不对称环加成反应构建II型聚酮化合物

为了进一步证明该方法在合成天然产物分子中的实用性,作者通过产物3h消除TIPS二酮产物4高效构建了保护基和氧化反应h。此外,产物3o还可与二甲胺进行SNAr包括二甲胺结构的产物4o(图5)。

图5. 产品衍生实验。图片来源:J. Am. Chem. Soc.

旋转苯并环丁烯酮参与环加成反应可获得高反射选择性的手工产品,这在一定程度上反映了氧化加成反应的特点。高反射选择性不依赖于底部的数量,这表明很难实现底部的动力分离。这些数据验证了以下机制。首先,基底消除三维结构的开环反应,得到邻近的亚甲基乙烯酮双烯中间体,然后决定手氧化加成反应,形成一个形成的钽酮配合物。由于基底中大阻力的替代基与配体中的替代基之间存在空间排斥,因此很容易理解形成了什么样的结构(图6)。

图6. 反应机理的研究。图片来源:J. Am. Chem. Soc.

总结

Michael J. Krische教授报道了第一个不对称的环加成反应,包括碳-碳键氧化加成,表明该催化系统具有重要的实用价值。作者将继续深入研究该方法,特定的酮醇结构合成四环素抗生素分子。

原文

Enantioselective Ruthenium-Catalyzed Benzocyclobutenone?Ketol Cycloaddition: Merging C?C Bond Activation and Transfer Hydrogenative Coupling for Type II Polyketide Construction

J. Am. Chem. Soc.,2018,DOI: 10.1021/jacs.8b05724

导师介绍

Michael J. Krische

http:// ** .x-mol.com/university/faculty/360

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