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EurJOC:闭环烯炔复分解反应合成环状3-取代不饱和砜类化合物

3-烯砜及其取代物可被视为1,3-共轭二烯的替代物,也因其骨架广泛存在于生物活性分子中,在有机合成中具有重要价值。长期以来,这种丁二烯砜结构一直被认为是  “戴着面具” 的共轭二烯,因为在加热的环境下,会释放出二氧化硫,从而获得二烯类化合物。例如,Nicolaou及其合作者在合成哥伦比亚素A(colombiasin A)的过程中,利用了这一反应的内在可逆性,将活泼的共轭二烯暂时保护为3-环丁烯砜。


近日,爱尔兰都柏林大学的Evans课题组利用了闭环烯炔复分解反应(ring-closing enyne metathesis, RCEYM),将烯炔类化合物(4)作为底物,在不同的反应条件下, 成功合成了一系列环状3-取代不饱和砜类化合物5。环状砜5在高温的条件下,可进一步转化为共轭三烯(6,尤其是树枝烯dendralene)。



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图1. 研究背景

该工作首先以烯炔11为底物,对三种格拉布(Grubbs)催化剂和反应温度进行了考察。发现当使用第一代格拉布催化剂12时,不论是在常温还是在高温条件下,都无法实现烯炔复分解反应。而当使用第二代格拉布催化剂13或者Hoveyda-Grubbs 催化剂14作为催化剂时,能有效促进该反应的发生。即,在85 °C的环境下,使用第二代催化剂13可得到产物烯砜15,产率93 %,使用催化剂14可得到同样的产物15,产率79 %。值得一提的是,高温(85 °C)是实现烯炔复分解的重要参数,因为当反应在室温下进行时,不管是催化剂13还是14,都不能使起始物11发生反应。不过更重要的是,如前边提到的,烯炔15在过高的温度(110 °C)下并不稳定,因为它会逐渐释放出二氧化硫,反应15小时后会得到64 % 产率的树枝烯17。

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图2. 烯炔11的合成及其闭环烯炔复分解反应研究

在接下去对底物的拓展中,发现含有末端丁烯基团、 不同吸电子或者给电子基团取代的芳基、不同取代炔基以及具有双砜结构的烯炔类化合物,在最优的反应条件下都可以以中等至优良的产率合成相应的环烯砜类化合物。除了具有1,1-二取代烯基结构的烯炔底物,在85到110 °C的反应条件下,都无法发生该反应。

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图3. 第二代格拉布催化剂催化下的闭环烯炔复分解反应

综上,该工作描述了通过闭环烯炔复分解反应合成一系列环状3-取代不饱和砜类化合物。研究发现,在第二代格拉布催化剂13的催化以及高温反应条件下,可获得最佳产率。该反应的机理尚不清晰,根据生成的产物是环丁烯砜15而不是环戊烯砜16,反应过程中催化剂的乙烯基卡宾很可能首先加到烯炔底物的双键上。然而,由于相同的产物也可以通过“炔优先”的反应机制得到,所以尚不能排除这一假设。未来的研究将涉及到将烯砜产物进一步热分解为对应的交叉共轭烯烃,并探究其在后续有机合成中的应用

文信息

An Intramolecular Enyne Metathesis Approach for the Synthesis of Cyclic 3-Substituted Unsaturated Sulfones

Dandan Lin, Anna Sullivan, Martha Cîrceie, Vittoria Chiericoni, Jaroslav Karpov, Kacper Kluza, Niamh O'Neill, Dr. Wilhelm Risse, Dr. Paul Evans


European Journal of Organic Chemistry

DOI: 10.1002/ejoc.202300840

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