【人物与科研】重庆大学李杨教授课题组：通过多米诺芳炔亲核反应与Diels-Alder串联实现芳环的三官能化

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导语

芳炔作为最活泼的有机活性中间体之一，可以很好地实现芳环的邻位双官能化。本世纪以来，随着其温和生成方式的广泛应用以及新颖反应类型的开发，芳炔化学取得了快速的发展。重庆大学李杨教授课题组近年来致力于通过芳炔制备多取代芳烃的研究及其应用，取得了一系列成果。该课题组利用自主独立研发的1,2-苯二炔试剂（多米诺苯炔）及其它方式，实现了多种芳炔的多官能化转化（J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 5670; J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 10814; J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 623; J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 3555; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 13214; Org. Lett., 2016, 18, 3130; Org. Lett., 2016, 18, 3726; Org. Lett., 2018, 20, 1919; Chem. Soc. Rev., 2017, 46, 1707）。近日，李杨教授课题组在该领域又取得了最新进展，研究成果发表于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.201911730）。

李杨教授课题组简介

李杨教授课题组的科研方向集中在两个领域：合成有机化学与生物无机化学。在合成有机化学领域，课题组的目标是通过新颖及绿色的化学转换手段，快捷地构建复杂分子骨架，为具有生物活性及药物活性分子的合成提供全新的途径，其中一个主要研究方向，是通过芳炔活性中间体制备范围更加广泛的多取代芳基化合物；在生物无机化学方向，课题组致力于创造全新的具有预组织特性的多齿配体骨架，应用于多核金属仿生配位中，并希望进一步获得多核金属催化化学转化的应用。

教授简介

李杨，2000年于吉林大学获得学士学位（无机水热合成）；2006年7月于美国佐治亚大学获得博士学位（天然产物全合成）；2006.9‒2009.5，在加拿大多伦多大学从事博士后科研工作（有机方法学）；2009.5‒2012.5，在美国麻省理工学院从事博士后科研工作（生物无机化学）；2012年7月至今，重庆大学化学化工学院，教授，博士生导师。获得“Thieme Chemistry Journals Award”（2016）及“Asian Core Program Lectureship Awards”（2018，新加坡及泰国）。

前沿科研成果

通过多米诺芳炔亲核反应与Diels-Alder串联实现芳环的三官能化

近年来，该课题组利用1,2-苯二炔实现了硫代苯甲酰胺和磺酰胺的双亲核转化（图1a, strategy I），得到了苯环的多官能化产物。随后，又进一步应用多米诺芳炔将亲核与烯反应两种不同类型的反应结合，实现了不同反应类型的有序串联，得到多种含苯并氮杂环骨架结构的产物（图1b, strategy II）。最近，该课题组在前期研究工作的基础上，将苯乙烯结构作为串联反应2,3-炔ii的反应端，利用1,2-苯二炔的亲核，Diels-Alder环加成串联得到了具有[6,n,6,6]骨架结构的苯并稠环结构（图1b）。

图1. 研究背景及课题设计

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

在本项研究中，该课题组进一步探索了1,2-苯二炔前体中第二个离去基团的离去性及反应性。研究发现含有2,6-二氟苯磺酸根离去基的多米诺苯炔前体在100 ℃时（conditions A）比其它苯二炔前体更具优势（图2），在一定程度上弥补了含两个高活性的OTf基团的TPTB试剂（第一代多米诺苯炔前体，百灵威试剂2096316）与含一个相对惰性OTs基团的TTPM试剂（第二代多米诺苯炔前体，百灵威试剂9110775）之间离去性的空白。

图2. 不同多米诺苯炔前体活性比较

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

随后该课题组对底物范围进行了扩展，发现该反应具有多样化的底物适用范围（图3）。1,2-苯二炔与具有苯乙烯结构的磺酰胺类底物的亲核-DA串联反应可以得到高稠环化的[6,n,6,6]-四环体系和[6,5,6,6,6]-五环体系结构。其中，[6,5,6,6,6]-五环体系结构（6r~6v）具有专一的非对映选择性。

图3. 底物范围

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

值得一提的是，含氮杂环产物6w可以转化成麦角碱骨架（图4）。化合物6w经过吡啶的氮甲基化和NaBH₄还原两步一锅操作得到化合物11，随后化合物11脱除Ts基团并氧化脱氢得到麦角碱骨架12，该合成路线简捷高效。

图4. 麦角碱骨架的合成

（来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

结语：李杨教授课题组利用多米诺苯炔前体实现了其亲核及Diels-Alder反应的串联，一步构建了C-N, C-C, C-C三个化学键，得到了具有苯并多环体系的芳环三官能化结构。同时深入研究了多米诺芳炔前体不同离去基团的离去性和该串联反应的非对映选择性。该反应提供了便捷高效的合成苯并多环骨架的方法，具有潜在的应用价值。上述研究工作得到了国家自然科学基金面上项目的资助（21772017）。

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