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Angew. Chem. :芳基烯烃的α-/β-碳氢官能团化——复杂多烯的选择性合成

烯烃是来源广泛的大宗化学品,通过烯基C-H官能团化可以高效合成各类烯烃衍生物。Heck反应和自由基加成/消除等反应,仅适用于简单的二取代烯烃的合成,不适用于多取代复杂多烯的选择性合成。导向基作用下烯烃的C-H官能团化可以用于多取代烯烃的E/Z选择性合成,反应经历了双键在环内或者环外的endo-或exo-型金属杂环中间体。这类反应通常局限于以二取代烯烃为底物(1,1-和Z-二取代烯烃),通过导向基作用下的一步烯基C-H官能团化,合成三取代烯烃。由于导向基的空间邻近不允许,该三取代烯烃不可能进一步发生C-H官能团化合成四取代烯烃。同时,通常使用的二取代烯烃如1,1-二取代烯烃和Z-二取代烯烃,导向基作用下的C-H活化反应位点只有一个,因此没有真正解决烯基C-H官能团化的选择性问题。此外,双取代E-烯烃的选择性α碳氢官能团化难度较大,尚未见报导。



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导向基的安装/脱除费时费力,所以一个导向基作用下的多步C-H官能团化可以显著提高合成效率。虽然芳烃和烷烃的多重C-H官能团化方法已经应用于天然产物和药物等合成,烯烃的多重C-H官能团化反应鲜有报导。


杭州师范大学张坚教授课题组长期从事烯烃选择性碳氢官能团化的相关研究,发展了Ru-, Rh- Pd-, Ir-, Co-等催化下的(不对称)烯基化、烯丙基化、多米诺环化等反应。在前期研究的基础上,课题组与东方理工高等研究院钟国富教授、杭州师范大学杨丽敏教授展开合作,报导了一种吡嗪酰胺导向下的E-芳基烯烃的α-/β-碳氢烯基化反应。该反应条件温和,有很好的官能团兼容性和宽的底物范围,以优异的E/Z选择性合成三/四取代共轭二烯和四/五取代共轭三烯。烯基化试剂可以是缺电子烯烃和炔烃。反应还适用于“一锅法”合成共轭三烯,大大提高了合成效率。

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机理实验证明了α-C-H活化步骤为决速步骤。为了进一步理解反应机制,课题组与杨丽敏教授合作,通过DFT计算对多个反应过渡态进行了研究,理论上解释了反应的选择性。

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反应还适用于克级规模的合成,且所得的二烯和三烯可以进行一系列化学转化。作者还发展了以简单苄基酰胺为底物,经吡嗪酰胺导向的芳基、烯基、烯基三重碳氢烯基化反应。该方法的实现拓展了基于烯烃底物的多样性合成,为四取代烯烃的多样性合成提供了启发。

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在该工作中,作者报导了钯催化下、吡嗪酰胺导向的E-芳基烯烃的α-/β-碳氢烯基化反应,这是首例基于单个导向基作用的双重烯基碳氢官能团化,为构建多取代共轭二烯和三烯提供了一种简便的方法。

文信息

Stereoselective Synthesis of Complex Polyenes through Sequential α-/β-C−H Functionalization of trans-Styrenes

Yuhang Zhu, Yini Wang, Wenzhou Shen, Xiaoyu Chen, Qiuhua Liu, Limin Yang,* Guofu Zhong,* and Jian Zhang*

杭州师范大学材料与化学化工学院硕士研究生祝宇航、王旖旎和沈文舟是文章的并列第一作者(祝宇航现为山东大学在读博士生)。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202315273

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