硫代酮导向的铑催化二茂铁C-H键对映选择性芳基化反应学术资讯

来源：研之成理

▲第一作者：蔡忠建;通讯作者：顾庆，游书力 ;

通讯单位：中国科学院上海有机化学研究所

论文DOI：10.1038/s41467-019-12181-x

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以 [Rh(C2H4)2Cl]2 为铑催化剂前体，TADDOL 衍生的亚磷酸酯为手性配体，芳基碘作为偶联试剂，实现了硫代羰基导向的铑催化二茂铁不对称 C-H 键芳基化反应，高效合成了一系列平面手性二茂铁化合物，最高获得 86 % 收率和 99 % ee。

背景介绍

平面手性二茂铁在不对称催化反应中作为手性配体或催化剂得到了广泛的研究，利用不对称 C-H 键官能团化策略来构建平面手性二茂铁是最简洁高效的方法之一。在 C-H 键官能团化反应中，含有氧、氮和磷官能团是最为常见的导向基，但含硫原子的官能团却较少作为导向基团，即便其常见于许多的天然产物，药物分子以及功能材料中。

2018 年，游书力课题组报道了钯催化硫代酮导向的二茂铁C-H键芳基化反应，在简单温和的条件下，该反应可以良好到优秀的收率合成一系列的芳基化二茂铁 (Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1296)。鉴于平面手性二茂铁化合物的广泛应用，我们希望通过加入手性配体来实现该反应的对映选择性控制。但遗憾的是，无论是加入单保护手性氨基酸（MPAA）或者手性磷酸，都未能实现该反应的不对称催化。

研究出发点

受 Glorius 教授的工作启发（Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 9950），我们使用 Rh（I）催化体系，对硫代酮导向二茂铁的不对称碳氢键芳基化反应进行了研究，最终以 [Rh(C2H4)2Cl]2 为铑催化剂前体，TADDOL 衍生的亚磷酸酯为手性配体，芳基碘作为偶联试剂，高效合成了一系列平面手性二茂铁化合物，获得最高 86 % 收率和 99 % ee。相关实验结果发表在Nature Communications上。

图文解析

通过对反应的温度、溶剂、配体和碱等条件的考察，发现以[Rh(C2H4)2Cl]2 和 TADDOL 骨架衍生的单膦配体 L7 作为催化剂，在80 ºC的条件下，可以优秀的对映选择性和收率，高效合成了一系列平面手性二茂铁化合物，最高获得 86 % 收率和 99 % ee。该反应具有较宽的底物普适性，对于含有不同取代基的芳基碘代物，甚至杂环芳基碘代物，该反应都能很好地进行。

为了深入理解反应过程，我们做了一些机理和控制实验。当酮羰基作为导向基时，反应完全不能发生，大于 95 % 的原料保留（eq 1），表明硫代羰基在 C-H 键活化过程中起着关键的作用。同时，我们也做了一组竞争实验，缺电子碘代芳烃比给电子碘代芳烃具有更高的反应活性（eq 2，4-甲氧基碘苯：11 % 收率；4-氰基碘苯：25 % 收率）。在标准条件下，加入氘代甲醇，硫代羰基二茂铁可以发生明显的 H/D 交换（eq 3）。如果不加入碘苯，H/D 交换也可以顺利发生（eq 4）。这些结果表明 C-H 键活化步骤是可逆的，很有可能并不是决速步骤。

总结与展望

该工作为含有硫代羰基的平面手性二茂铁合成提供一个高效的方法，反应条件温和，具有较宽的底物普适性，对于含有不同取代基的芳基碘代物，以及杂环芳基碘代物，该反应都能很好地进行。目前该反应的催化剂用量还比较高，后续将进一步研究反应机理，发展更加高效、温和的催化体系，实现结构多样的平面手性二茂铁化合物以及有价值的手性配体/催化剂合成。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12181-x

来源：rationalscience 研之成理

原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwMzE5MzQ1NQ==&mid=2649333363&idx=5&sn=d5d50385b72594949441f6d2d64797d4&chksm=8ece1373b9b99a652a1f80b6621ff92e9ee8ef88cf1a6245a0314f445a1981b3824d6d28c3ed&scene=27#wechat_redirect

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