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（圖片來源：Nat. Commun.）

β-酮酯的α-烷基化反應是構建C-C鍵的有效手段，其廣泛的應用于有機合成中。而發展其立體選擇反應仍然是一個重大的挑戰，主要是由于產物容易在酸性或堿性條件下發生外消旋化。近些年，化學家們利用Tsuji–Trost類型的不對稱烯丙基化反應來實現1,3-二羰基化合物的烷基化，但是其通常僅能實現單一立體中心的構建（Fig. 1a），且催化體系不能同時控制兩個季碳中心的立體化學（Fig. 1b）。最近，日本名古屋大學Masato Kitamura和日本國家先進工業科學技術研究所Shinji Tanaka課題組發展了Ru/Pd協同催化體系，實現了α-非取代β-酮酯與烯丙基醇的不對稱脫水縮合反應，以良好的區域選擇性、對映選擇性以及非對映選擇性實現了具有兩個連續手性中心的α-單取代產物合成（Fig. 1c）。

（圖片來源：Nat. Commun.）

基于立體發散烯丙基化反應的二元手性催化體系（M¹XL¹和M²L²），作者提出了此轉化的基本策略（Fig. 2）：首先，催化劑M¹XL¹活化β-酮酯1形成相應的金屬烯醇中間體（M¹ enolate）。陰離子X作為Br?nsted堿攫取β-酮酯1中的質子形成HX。催化劑M²L²活化烯丙基醇2形成π-烯丙基絡合物（M² π-allyl）。由于烯丙醇與HX之間形成氫鍵后會活化C-O鍵，因此會促進其與M₂L₂的氧化加成過程，并伴隨著水的釋放。最后，金屬烯醇中間體（M¹ enolate）與π-烯丙基絡合物（M² π-allyl）反應得到烯丙基化產物3。由于M₁L₁和M₂L₂的不同手性環境可以區分金屬烯醇中間體和π-烯丙基的對映面選擇性。因此，對M₁XL₁和M₂L₂的選擇至關重要。

（圖片來源：Nat. Commun.）

作者首先利用3-氧代丙酸叔丁酯1a和肉桂醇2a作為模板底物對反應進行探索（Table 1）。通過條件篩選，作者發現RuL²_R/PdL¹_R(OTf)（非匹配的催化體系）和RuL²_S/PdL¹_R(OTf) （匹配的催化體系）體系可以以良好的區域選擇性、對映選擇性以及非對映選擇性實現α-單取代產物的合成。

（圖片來源：Nat. Commun.）

在得到最優條件后，作者對在PdL¹_R(OTf)/RuL²_S催化體系（匹配的催化體系）中β-酮酯1與肉桂醇2a反應時的底物兼容性進行探索（Table 2）。將1中羰基所連接的Me變化成H、Et、ⁱPr、CH₂OCH₃、Ph后均未對反應性和選擇性產生影響（entries 1-4,6,7）。具有較大位阻的^tBu存在時會完全抑制反應（entry 5）。此外，無論缺電子苯環還是富電子苯環均可與此體系兼容（entries 8,9）。α-位Me或F取代的β-酮酯具有良好的兼容性，而α-位Bn取代的底物并沒有反應活性（entries 10-12）。值得注意的是，環狀酮酯底物也具有良好的反應性（entry 13）。

接下來，作者對烯丙基醇2的底物適用性進行探索（Table 2）。實驗結果表明，將F、Me、OMe、Cl、CF₃等一系列取代基引入到肉桂醇苯環的鄰、間、對位后均具有良好的兼容性（entries 14-24）。此外，將苯基替換成其它芳環也具有良好的反應性（entries 25-27）。值得注意的是，烷基取代的烯丙基醇參與反應時以中等的對映選擇性（64:36 er）得到線性產物（entry 28）。

（圖片來源：Nat. Commun.）

（圖片來源：Nat. Commun.）

在非匹配的催化體系（PdL¹_R(OTf)和RuL²_R）中（Table 3），乙基或苯基取代的β-酮酯與匹配的催化體系反應結果基本類似，但是異丙基取代的底物不能兼容（entries 1-4）。α-位F代的β-酮酯仍具有良好的兼容性（entry 5）。此外，烯丙基醇2的底物適用性與匹配的催化體系反應結果基本類似（entries 6-10）。

（圖片來源：Nat. Commun.）

接下來，作者提出了此反應可能的反應機理（Fig. 3）。首先，PdL¹_R(OTf)與底物1反應形成鈀烯醇中間體（Pd enolate），且烯醇陰離子與鈀金屬中心以雙齒模式配位。此外，反應中釋放的TfOH會與RuL²_S結合來實現烯丙基醇的活化從而形成endo-π-烯丙基物種RuL²_SAll，并釋放一分子水（RDACat機理）。最后，鈀烯醇中間體進攻烯丙基物種得到目標產物3并再生PdL¹_R(OTf)和RuL²_S。值得注意的是，在π-烯丙基絡合物RuL²_SAll的形成過程中，由于手性配體L²_S的存在，使得其可以選擇性的以單一異構體形成RuL²_SAll絡合物。此外，由于π-烯丙基上的取代基R²處于遠離手性配體L²_S大位阻部分的位置，因此Ru占據了π-烯丙基配體的Si面（R² = Ph）（如RuL²_SAll所示）。在PdL¹_REN中，由于BINAP骨架上的兩個苯基遮擋了平面烯醇化物的一側，而羧酸鹽上的叔丁基為了避免與BINAP的一個苯基的立體排斥作用而處于另一側。由于兩個苯基和一個叔丁基均占據了一定的空間，使得鈀烯醇中間體只僅能從外部接近RuL²_SAll從而形成(R,S)-3作為主要的異構體。此外，反應中大位阻的叔丁基對非對映選擇性至關重要，而當使用甲基代替叔丁基時，僅得到混合的非對映異構體（1:1）。值得注意的是，不論是在匹配或不匹配的催化體系中，π-烯丙基部分的對映面選擇性幾乎是完美的，且烯醇中間體的選擇受到空間位阻的高度影響（Fig. 3a）。此外，Fig. 3b展示了匹配或非匹配催化體系的親核進攻模型。模型表明親核進攻過程由于BINAP (L1)的聯萘骨架和Naph-diPIM-dioxo-ⁱPr (L2)的萘骨架的相對立體化學不同會產生exo和endo兩種模式。

（圖片來源：Nat. Commun.）

對產物3中的羰基進行還原可以實現另一個立體中心的構建。如Fig. 4所示，通過非對映選擇性還原過程可以控制三個相鄰的手性碳中心。例如，在匹配的PdL¹_R(OTf)/RuL²_S體系中得到的產物(R,S)-syn-3aa可以被K-selectride（cond. A）還原得到產物syn, syn-4。且用Felkin-Ahn模型可以進一步解釋非對映選擇性的來源。此外，使用Luche還原（LaCl₃/NaBH₄）仍可以以較高的選擇性實現syn, syn-4（93:7 dr）的合成。相反，當使用Zn(BH₄)₂（cond. B）還原(R,S)-syn-3aa時卻得到另一種異構體anti, syn-4。而此還原過程可以通過Zimmerman–Traxler螯合模式進行解釋。并且，利用上述方法還可以將(S,R)-syn-3aa分別還原(S,S,R)-syn, syn-4和(R,S,R)-anti, syn-4。此外，(R,R)-anti-3aa和(S,S)-anti-3aa也可以分別利用上述還原方法實現高對映選擇性還原。總體來說，利用上述還原方法與發展的立體發散烯丙基化反應相結合，可以實現8種非對映異構體的合成。

（圖片來源：Nat. Commun.）

最后，作者應用發展出的方法實現了(+)-pancratistatin的形式合成，證明了此方法的實用性（Fig. 5）。首先，作者使用β-酮酯1n和烯丙基醇2q并利用發展出的催化方法（0.5 mol% PdL¹_R(OTf), RuL²_S, 1,4-dioxane, 25 °C, 48 h, > 99% yield (NMR), >99:1 er, 99:1 dr）和Luche還原一鍋實現單一異構體5的合成（92%）。隨后，5中的內烯部分可以通過與VO(acac)₂/TBHP反應，高區域選擇性和非對映選擇性實現環氧化產物6的合成（94%, 92:8 dr）。接下來，6的環氧部分通過區域選擇性開環、親核硒醇加成、硒醚的氧化以及β-消除過程得到烯丙基醇產物7。隨后7利用Grubbs二代催化劑通過關環復分解反應以91%的產率得到鄰二醇產物8。而8可以通過酯水解過程以接近定量產率得到相應的羧酸產物9。最后，9通過Curtius重排以92%的產率得到中間體10，并根據Hudlicky報道的過程即可實現(+)-pancratistatin的合成（J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 10752）。雖然此合成方法在合成步數和總產率并不是最突出的，但其每一步的化學產率都很高。而當每種手性催化劑使用得當時，實現立體控制是很簡單的。即通過改變催化劑的手性和試劑的種類，即可實現各種立體異構體的合成。此外，此方法還可以減少保護基的使用。