1,3-二烯与亚硝基化合物的 Nitroso-Diels-Alder (NDA) 反应是合成 3,6-二氢-1,2-恶嗪衍生物的最有效方法之一(图 1)。首次报道的对映选择性催化方法涉及非环和环1,3-二烯醇与亚硝基苯的NDA反应,该反应由化学计量的nPrZnBr、iPr2Zn和(+)-L-酒石酸二异丙酯介导(图1a)。随后,手性铜(I)配合物催化的环1,3二烯与硝基吡啶的对映选择性NDA反应获得突破性发现(图1b)。在随后的几年中,手性Cu(I)络合物介导方法的近一步进行了阐述,并且三种不同的有机催化策略的实现,这使得原位或预制的1,3-二烯胺(如图1c中所示的示例)能够作为1,3-二烯参与。作为开发金(I)催化的1,n-二炔酯环异构化策略的持续项目的一部分,我们被吸引到1,6-二炔酯1与硝基甲苯2的潜在区域和对映选择性反应化学(图1d)。
作者首先考察了手性Au(I)络合物介导的1,6-二炔苯甲酸盐1a与亚硝基苯2a的NDA反应,以确定最佳反应条件(表1)。在-60°C下,在二氯甲烷中加入5 mol%的[(S)-A /(AuNTf2)2]的羧酸酯30分钟,然后添加亚硝基甲苯,在24小时后得到3a,产率为89%,ee为99%。
为了评估反应的普适性,接下来关注各种1,6-二炔酯1b−r与亚硝基甲苯2a的环异构化/区域和对映选择性NDA反应(表2)。总的来说,这些实验表明,通过提供相应的部分氢化1,2-恶嗪3b−r,手性Au(I)络合物介导的反应条件是广泛的作为单一区域异构体,具有良好至优异的产量ee值。
以1,6-二炔酯1a和1e为代表性实例,用一系列硝基甲苯进一步考察了这种新型手性Au(I)络合物催化的环异构化/区域和对映选择性NDA反应的范围(表3)。1,6-二炔苯甲酸酯1a与含有对位取代给电子基团的硝基甲苯、与对溴-(2e)和邻氟亚硝基苯(2f)能提供良好的产率和ee值。
作者为了说明当前不对称反应的合成效用,研究了手性Au(I)络合物催化的1,3,5-三烯加合物Ia与亚硝基甲苯2a的NDA反应中3a的进一步官能团转化(图2)。在图2a所示的标准反应条件下,3a在甲醇和乙腈(1:1 v /v)中与H2O2进行化学选择性环氧化,得到相应的环氧化物产物4,产率为77%,ee值为96%。在碱性反应条件下,在四氢呋喃和甲醇(1:1 v/v)中,Zn/HCl介导的顺序还原,然后在二氯甲烷中,DMAP催化3a与醋酸酐的乙酰化,这表明四取代环己烯加合物5可以通过两个步骤以73%的产率和96%的ee值合成(图2b)。
图3给出了目前手性金(I)配合物催化环异构化/区域和对映选择性NDA反应的初步机理。1,6-二炔酯1的丙烯化,通过金类碳物种VIII得到环丙烯IX。这种推测的双环中间体的17c环逆转,然后是有机金物种X的1,2-氢化物位移/脱饱和级联,1,3,5-三烯中间体I和手性金属络合物的再生。随后,硝基甲苯2的两个分子与手性双核金属络合物的每个金(I)中心的配位可能产生有机金物种II。因此,这可以引导1,3,5三烯加合物从其最小空间受阻面接近II中的金活化硝基甲苯基序,该面位于手性膦配体的4,4′-联苯并[d][1,3]二氧基序的对面。它还可以指示1,3,5-三烯中间体位于构象中,使其si面优先接近有机金物种,并且预测前者中亲核性更强的C4位置与后者中亲电性更强的氧原子对齐。在随后的过渡态结构TS7中,这将允许通过使这些基序彼此尽可能远离来最小化1,3-环己二烯环和手性膦配体之间的不利空间相互作用。此外,它还确保了1,3,5-三烯加合物C4位置的HOMO与亚硝基甲苯氧中心的LUMO之间的最佳轨道重叠,因为TS7进行异步协同NDA反应,生成双环金加合物VI。脱饱和将释放手性双核金(I)络合物,并揭示N,O-杂环产物3为单一区域异构体,具有(3S,8aS)绝对立体化学。
综上所述,作者开发了一种手性金(I)络合物催化方法,用于从1,6-二炔酯和硝基甲苯区域和对映选择性合成3,5,6,8a-四氢-1H-苯并[c][1,2]恶嗪。该合成策略利用手性双核金属络合物的亲碳反应性来介导1,6-二炔酯的环异构化,从而揭开4π环加成的面纱。它还利用手性基团11金属的σ-Lewis酸性,为实现[4+2]环加成途径建立了一个亲密的立体化学环境,从而以单一区域异构体的形式提供产物,并具有优异的ee值。