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Angew. Chem. :基于π配位策略开发大位阻惰性苄位碳氢键催化加成反应

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芳香化合物,特别是含苄位季碳中心的芳香化合物因其结构多样性和刚性,在天然产物和药物分子中广泛存在。苄位碳氢键官能团化主要策略之一是在氧化条件下经历苄自由基中间体,或者经由进一步氧化的苄正离子。相对而言,经由苄负离子的报道有限,主要是由于苄位氢极弱的酸性(pKa >40 in DMSO)。此前,在碱性条件下的去质子化方法(BuLi、KHMDS等碱)通常适用于甲苯类底物(一级碳氢键);受位阻影响,对二级和三级苄位碳氢键兼容性差。

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图1.催化的苄位C–H键烷基化

西湖大学理学院化学系石航课题组一直致力于开发π-配位活化芳香环的催化体系。基于前期研究工作(非碱条件下的中性或富电子性芳香化合物的苄位去质子化),近日,该课题组报道了铑催化的苄位碳氢键对Michael受体的加成反应,可以官能团化三级C(sp3)–H键,用于构建全碳季碳中心,且无副产物生成。


作者对催化剂进行了筛选,发现全取代类型的环戊二烯基配体不能得到目标产物,而1,3-双取代类型的环戊二烯基配体则以高收率得到目标产物。在最优反应条件下,作者对底物范围进行了拓展。反应具有较好的适用性:邻位、间位、对位取代中性和富电性的芳香化合物。下图主要展示了催化反应对三级苄位C–H键兼容范围,生成具有全碳季碳中心的加成产物。

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图2.底物拓展

作者对反应机理进行了初步探究。当量实验和竞争配位实验说明加成产物的铑复合物(相对)不稳定,这解释了该反应为何能以高收率得到单加成产物的原因。紧接着,作者进行了自由基钟实验,但并未发现开环/加成产物的生成,说明该反应机理可能是经历η6-芳环配位活化,而非自由基或C–H键金属化历程。

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图3.机理研究

综上所述,西湖大学石航课题组报道了一种基于π-配位活化芳香环的铑催化苄位C(sp3)–C(sp3)键生成新反应,为苄位C–H键官能团化和构建全碳季碳结构提供了新的思路。

文信息

Rhodium-Catalyzed Benzylic Addition Reactions of Alkylarenes to Michael Acceptors

Yuntong Li, Wen-Qiang Wu, Hui Zhu, Dr. Qi-Kai Kang, Lun Xu, Prof. Dr. Hang Shi


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202207917




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