(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.)
盡管α,β-不飽和羰基化合物具有普遍且廣泛的合成應(yīng)用,但其合成仍然是一個繁瑣且具有挑戰(zhàn)性的過程。在現(xiàn)有合成方法中,烯烴的烯丙位C-H氧化是一種有效的策略。然而,毒性試劑以及過渡金屬催化劑的使用限制了其應(yīng)用。此外,利用此方法實現(xiàn)烯烴,特別是α-烯烴的區(qū)域選擇性和立體選擇性氧化過程始終具有一定的困難。
鑒于烯烴原料的豐富性和多樣性,高效實現(xiàn)烯烴的官能團(tuán)化過程是有機化學(xué)研究的熱點。在此背景下,有機化學(xué)家們近期發(fā)展了利用烯基硫鹽的形成來實現(xiàn)烯烴的極性反轉(zhuǎn),從而為非活化烯烴的官能團(tuán)化創(chuàng)造了新的機會。Mukaiyama等課題組的開創(chuàng)性工作表明了烯基二苯硫鹽具有獨特的反應(yīng)性,如1,2-雙親電加成、烯丙基親電取代等。然而,由于二苯硫鹽的合成范圍較局限,阻礙了此合成策略的發(fā)展。隨后,Shine課題組開創(chuàng)性的工作證實了當(dāng)使用烯基噻蒽鎓鹽時可以有效突破此限制。此后,Ritter(Figure 1A)、Wickens(Figure 1B)和舒?zhèn)フn題組(Figure 1C)分別利用烯基噻蒽鎓鹽實現(xiàn)了烯烴的氧化轉(zhuǎn)化,證明了烯基噻蒽鎓鹽的獨特反應(yīng)性。最近,匈牙利自然科學(xué)研究中心有機化學(xué)研究所Szilárd Varga和Tibor Soós課題組發(fā)展了一種實用的合成方法,在無需過渡金屬催下通過烯基噻蒽鎓鹽極性反轉(zhuǎn)/Kornblum-Ganem氧化策略,實現(xiàn)了烯烴的ene-型雙氧化過程,構(gòu)建了一系列α,β-不飽和羰基化合物(Figure 1D)。
(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.)
作者首先選用烯基噻蒽鎓鹽2a作為模板底物進(jìn)行條件篩選(Table 1),發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用K2CO3 (5.0 equiv), NMO (4.0 equiv), CH3CN (0.1 M)作溶劑, -20 °C反應(yīng)14小時可以以77%的產(chǎn)率得到相應(yīng)的烯醛產(chǎn)物3a(Z:E = 83:17)(Table 1, entry 1)。
(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.)
在篩選出反應(yīng)的最優(yōu)條件后,作者對此轉(zhuǎn)化的底物范圍進(jìn)行了探索(Figure 2)。首先,作者對一系列端烯的適用性進(jìn)行考察。實驗結(jié)果表明,連有不同長度碳鏈的烷基取代基(3b-3c)、α,β-二取代(3d-3e)以及芳基官能團(tuán)化(3f)的端烯底物均可以兼容。有趣的是,烯丙位雜原子連接的底物仍可順利實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,以50%的產(chǎn)率得到產(chǎn)物3g。一系列不同官能團(tuán),如酯基(3h)、氰基(3i)、酰胺(3a)、未保護(hù)的羧基(3j)、羥基(3k)、醛基(3l)、烯基(3m)、炔基(3n)、鹵素(3o, 3p)、對甲苯磺?;?/span>3q)等官能團(tuán)均可兼容此體系。雖然這些官能團(tuán)大部分在經(jīng)典的Kornblum/Ganem氧化反應(yīng)中也是兼容的,但作者認(rèn)為烯丙基噻蒽鎓部分的高反應(yīng)性是高化學(xué)選擇性實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。重要的是,幾乎所有的底物均能以良好的選擇性(> 88:12)專一的實現(xiàn)(Z)-烯醛的合成。唯一的例外是當(dāng)存在芳基共軛的體系時,僅專一的得到了(E)-異構(gòu)體3f。值得注意的是,利用上述高化學(xué)選擇性和立體選擇性的氧化過程可以實現(xiàn)現(xiàn)有方法難以合成的α,β-不飽和羰基化合物的構(gòu)建。
隨后,作者對一系列內(nèi)烯的兼容性進(jìn)行考察。環(huán)狀烯烴可以在空間需求較小的氧化劑(如DMSO)存在下有效實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)相應(yīng)不飽和酮5a-5d的合成。對于線性的底物3-己烯來說,可以以接近1:1的比例得到5e和5f兩個異構(gòu)體。從而證明了競爭的烯丙基取代過程的存在。此外,由于立體效應(yīng)的影響,雙氧化過程傾向于通過順序噻蒽化-Kornblum氧化過程以較高的選擇性實現(xiàn)SN2’類型產(chǎn)物的合成(5g:5h > 20:1)。
最后,為了證明此轉(zhuǎn)化的實用性,作者利用此方法實現(xiàn)了一系列天然產(chǎn)物的合成(Figure 2A-E)。首先,作者利用簡單易得的烯烴6c可以以克級規(guī)模專一性的實現(xiàn)(Z)-烯醛中間體6a的合成,而從6a出發(fā),則可以通過岳建民院士課題組發(fā)展的方法實現(xiàn)免疫抑制劑Ivorenolide A 6b的合成(Figure 2A)。由于此合成方法可以調(diào)控產(chǎn)物的Z:E選擇性,因此在二烯類天然產(chǎn)物的立體化學(xué)合成中是十分有效的。此外,作者還利用此方法選擇性形成中間體(E)-烯醛,并高立體選擇性的合成了Cameraria ohridella(馬蹄礦葉蛾)和Lobesia botrana(歐洲葡萄蛾)信息素7和8(Figure 2B,2C)。隨后,作者利用一鍋法通過(Z)-烯醛中間體可以實現(xiàn)Diparopsis castanea(紅棉鈴蟲蛾)信息素9的合成(Figure 2D)。最后,作者利用Kornblum/Ganem-Wittig化學(xué)通過Wickens陽離子池活化實現(xiàn)了香梨酯10的合成(Figure 2E)。
(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.)
總結(jié) 匈牙利自然科學(xué)研究中心有機化學(xué)研究所(Institute of Organic Chemistry, Research Centre for Natural Sciences)Szilárd Varga和Tibor Soós課題組發(fā)展了一種應(yīng)用廣泛、實用且可擴展的方法,通過烯基噻蒽鎓鹽極性反轉(zhuǎn)/Kornblum-Ganem氧化策略實現(xiàn)了烯烴的ene-型雙氧化過程。利用此方法可以高化學(xué)選擇性和立體選擇性的實現(xiàn)傳統(tǒng)方法難以實現(xiàn)的α,β-不飽和羰基化合物的合成。對于α-烯烴,作者可以通過體系調(diào)控分別專一性的實現(xiàn)(Z)或(E)-不飽和羰基化合物的合成。此外,利用此策略可以有效實現(xiàn)不同的丁二烯基信息素和Kairomones的合成,展現(xiàn)出良好的應(yīng)用性。
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