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JACS:双烯与膦氧化物的对映选择性偶联

来源(澳门皇冠赌场网站加)   2019-01-10
导读:近期,加利福尼亚大学尔湾分校(University of California, Irvine)澳门皇冠赌场网站系的Vy M. Dong课题组报道了钯催化的1,3-二烯类分子氢膦化反应,可用于制备手性烯丙基膦氧化物。市售的二烯物和空气稳定的膦化氢氧化物偶联,以产生高对映体和区域控制的有机膦骨架。该方法第一次实现了二烯的不对称氢膦酰化反应。

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共轭二烯是构建天然产物和合成聚合物分子的常用模块。近几年来,氢化功能化已成为一种很有吸引力的原子经济性的方法,可将二烯转化为有价值的分子骨架。相对于硼氢化和羰基化来说,氢膦酰化仍处于初级阶段。已报导的氢膦酰化存在收率低,或仅限于生产手性区域异构体或外消旋混合物等缺点。

近期,加利福尼亚大学尔湾分校(University of California, Irvine)澳门皇冠赌场网站系的Vy M. Dong课题组报道了钯催化的1,3-二烯类分子氢膦化反应,可用于制备手性烯丙基膦氧化物。市售的二烯物和空气稳定的膦化氢氧化物偶联,以产生高对映体和区域控制的有机膦骨架。该方法第一次实现了二烯的不对称氢膦酰化反应。

作者从1-苯基丁二烯(1a)与市售的2a的偶合反应开始研究(Table 1)。作者研究了配体咬角、酸以及手性配体的种类对反应的影响,结果显示,Pd2(dba)3与二茂铁基dppf结合的催化剂、以(Ph)2P(O)OH为酸以及L3为配体在克级制备中能够有较高的反应活性(1.05 g91 %)和选择性(>201 rr955 er)得到的目标产物3aa

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 (来源:J. Am. Chem. Soc.

在此条件下,作者研究了各种13-二烯与氧化膦2a的氢膦酰化反应(Table 2)。发现多种1-芳基取代二烯能够以中到高的反应活性(3688 %)和选择性(>20:1 rr88:1296:4 er)得到手性目标产物3ba-3ja。含芳基氯化物(3ca3ha3ia)的二烯比芳基溴化物3da具有更高的反应活性。石油原料丁二烯(1m)和异戊二烯(1n)可与2a偶联分别得到3ma3na。为了检验3ma3na是否能通过σ重排而消旋,作者将3ma重新置于标准反应条件下,12 h后作者观察到对映体过量的情况没有变化。1,2-二取代二烯(1k)和1-烷基取代二烯(1l)在(S)-DTBM-SegPhos存在下,分别转化为产物3ka3la。这一结果表明,二烯取代模式必须与适当的配体相匹配。

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(来源:J. Am. Chem. Soc.

接下来,作者研究了1a与不同结构和电子形式的膦化氢氧化物的氢膦酰化反应(Table 3)。实验所测试的膦化物普遍具有较高的反应性(5188 %)、区域选择性(>20:1 rr)和对映选择性(74:2698:2 er)(3ab-3am),且该偶合反应能耐受芳基(3ab3ai)、杂环(3aj)和烷基(3ak)膦氧化物。氧化膦配合物上的单取代(2a2g)、二和三取代(2h 2I)芳基可与1a偶联,得到对映体富集的产物(3aa3ai)。稠环也可以与氧化膦作用得到3al3am

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(来源:J. Am. Chem. Soc.

催化剂控制的CP键的形成将使对映体具有选择性。为了验证这一思想,作者制备了含有叔丁基和苯基的对映磷化氢2nFigure 2)。利用配体L3的对映体,,可以得到高的对映选择性的(r,r)-非对映体3an(r,s)-非对映体3an’ (非对映选择性比例分别是955919 dr)。这一结果为膦化氢氧化物的制备提供了一种非平衡的策略。

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(来源:J. Am. Chem. Soc.

基于文献调研和以上结果,作者提出了反应机制(Figure 3)。Pd(0)预催化剂与双膦配体进行配体取代,形成手性单体。二苯基膦酸(HX)加成形成Pd-H化合物II,在没有酸性添加剂的情况下,作者观察到了一个明显的诱导期。作者认为,添加一种酸辅助催化剂(即二苯基膦酸)可以缩短诱导期,有利于促进PdH催化(如II)。此时,两种不同的二烯配位模式将生成主产物3(路径a)和次要产物4(路径b),在路径a中,中间体经历了钯氢化反应,得到关键的Pd-π-烯丙基中间体IV。化合物IV与氧化膦2进行配体交换,形成化合物V,随后V的还原消除得到烯丙基氧化膦3,并再生Pd-催化剂

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(来源:J. Am. Chem. Soc.

为了探讨其机理,作者进行了以下实验(Figure 3B-D)。首先,下行氘标记的氧化膦d-2a在标准反应条件下进行。在本实验中,在d-3eaC1(10 % D)C4(60 %D)位置上,作者观察到氘的掺入。如果钯氢化是不可逆,结果应该观察到大约61的区域异构体混合物。相反,作者观察到>201rr,由此作者得出钯氢化反应是可逆的。第二,(Z)-1-苯基丁二烯(Z-1a)发生水膦化反应.作者只观察到(E)-3aa>95 % E)与模型底物(Table 13aa90 %>201 rr)相比,产率(74 %)和区域选择性(>201 rr)。这一结果表明,异构化发生的速度快于CP键的形成。此外,以约25 %Z含量回收了过量的二烯Z-1a,这与可逆的钯氢化反应和可逆的二烯配位是一致的。在其他标准条件下,将甲苯基氧化膦2e与产物3aa反应,证实烯丙基氧化膦3aa不能进一步取代形成3ae。作者的结果与对炔氢膦化反应的研究相一致,其中PdP键的裂解需要高温,而还原消除是循环的限制步骤。与芳基取代二烯(3ba3ka)相比,烷基取代二烯(1l1n)形成的产物(3la3na)的区域选择性较低。因此,还原消去形成共轭产物似乎是有利的。

总结:Vy M. Dong课题组报道了一种获得手性膦氧化物的补充方法,本研究首次研究了二烯类对映选择性氢膦酰化反应。膦氧化物和1,3-二烯偶联可得到具有较高的产率、区域选择性和对映选择性手性烯丙基化合物。

撰稿人:雨回


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