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南师大陈良安团队JACS：催化剂控制的炔丙醇酯芳酰氧基迁移实现四取代共轭二烯的区域发散式合成

来源：化学加原创      2023-08-10
导读：近日，南京师范大学陈良安教授团队开发了一种催化剂控制的区域发散式合成策略，实现了廉价易得的炔丙醇酯与二芳基碘鎓盐向高附加值的1,2,3,4-四取代共轭二烯的区域、立体与化学选择性转化。相关研究成果发表在JACS（DOI: 10.1021/jacs.3c06253）上。
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关键词：多取代共轭二烯，炔丙醇酯，二芳基碘鎓盐，区域发散式合成，铜催化

正文

共轭二烯是合成化学领域的重要结构单元，不仅广泛存在于天然产物与生物活性分子中，还能够作为多功能的合成中间体参与一系列的经典化学反应。长期以来，有关此类化合物的合成与应用不断地被研究报道。下载化学加APP到你手机，更加方便，更多收获。
然而，不同于体系完善的单取代、二取代以及三取代1,3-二烯的合成。针对四取代共轭二烯，尤其是四个碳上都分别具有一个取代基团的1,2,3,4-四取代共轭二烯的合成，存在着更为复杂的化学、区域和立体选择性层面的挑战。因此，如何从简单原料出发实现多功能的1,2,3,4-四取代共轭二烯骨架的立体与区域发散式构筑是共轭二烯化学领域研究的热点，也是该领域尚未攻克的科学难题。总的来说，开发一种条件温和、具有普遍适用性的1,2,3,4-四取代共轭二烯的合成策略极具现实意义和科学研究价值。
近日，南京师范大学陈良安教授团队开发了一种催化剂控制的区域发散式合成策略，实现了廉价易得的炔丙醇酯与二芳基碘鎓盐向高附加值的1,2,3,4-四取代共轭二烯的区域、立体与化学选择性转化（图1）。相关研究成果以”Regiodivergent and Stereoselective Synthesis of Highly Substituted 1,3-Dienes via Arylative Acyloxy Migration of Propargyl Esters”为题发表在JACS（DOI: 10.1021/jacs.3c06253）上。本项研究工作是该课题组围绕炔丙醇衍生物的选择性可控转化合成功能化共轭二烯 (Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202203835)之后取得的又一项重要研究成果。
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图1

作者以炔丙醇酯1与二芳基碘鎓盐2为模板底物进行了条件探索与优化，先后得到了构建两种1,2,3,4-四取代共轭二烯的最优条件（图2）。
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图2

在获得最佳反应条件之后，作者首先考察了2-酰氧基-3-芳基1,3-二烯的选择性合成（图3）。反应结果表明，具有不同类型官能团的炔丙醇酯都能得到很好的兼容，并获得相应的目标产物（产物：3,7-32，收率：35-85%）。此外，烷基类型的炔丙醇酯也可以实现选择性二烯化（产物：33-44，收率：60-80%）。更为重要的是，该反应始终保持着良好的区域、立体与化学选择性。
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图3

紧接着，作者以双烷基取代的炔丙醇酯45为模板底物对二芳基碘鎓盐进行了系统性的考察（图4）。含有不同位阻效应的各种取代基团的碘盐都能够顺利的参与转化，并实现2-酰氧基-3-芳基共轭二烯的区域、立体选择性合成（产物：46-57，收率：51-69%）。
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图4

受此鼓舞，作者对金-铜接力催化模式构建共轭二烯的合成策略进行了系统性考察（图5），同样展现出了良好的普遍适用性（产物：4，58-86，收率：33-82%）。
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图5

总的来说，这种由Cu与Au/Cu介导的区域发散式合成策略所适用的底物范围广泛，官能团兼容性良好且具有卓越的区域和立体选择性。除此之外，该方案所合成的两种四取代共轭二烯能够参与一系列的经典反应，并且适用于一系列高附加值的多取代共轭二烯骨架的高效构建（图6），展现了该方法在合成化学领域的应用潜力。
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图6

最后，作者对机理进行了系统性的研究，提出了可能的催化循环机制（图7）。
在Cu催化中，作者认为Cu(I)首先与二芳基碘鎓盐反应原位生成芳基铜物种(Ar-CuIII)，随后该物种活化底物1的炔基并发生1,2-酰氧基迁移生成中间体B。中间体B在碱的作用下去质子化并经历还原消除得到目标产物。在Au/Cu协同催化中，底物1首先在Au催化剂下发生[3,3]-重排生成联烯5，其余过程则与Cu催化循环类似。需要注意的是，原位生成的高度亲电性的芳基铜物种(Ar-CuIII)是该反应的关键。Ar-CuIII不仅可以作为炔烃活化以及酰基迁移的π-路易斯酸催化剂，还可以作为芳基亲电试剂等价物。此外，竞争性的芳基1,2-和1,3-酰基迁移依赖于Cu和Au/Cu接力催化模式的精准调控，从而实现了两种1,2,3,4-四取代共轭二烯的区域发散式合成。
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图7

总结

南京师范大学陈良安教授团队发展了一种催化剂控制炔丙醇酯的区域发散式合成策略。从廉价易得的炔丙醇酯和高碘试剂出发，通过催化剂的简单调控，能够实现两种1,2,3,4-四取代共轭二烯的高效构建。这种高度取代的共轭二烯化合物能够参与一系列经典的化学反应，并且适用于新型多取代共轭二烯骨架的构筑。该工作不仅丰富了炔丙醇衍生物的应用范围，同时也为实现其选择性可控转化提供了一种新策略，为炔丙醇衍生物的共轭二烯化转化开拓了新的方向。

论文信息：

Regiodivergent and Stereoselective Synthesis of Highly Substituted 1,3-Dienes via Arylative Acyloxy Migration of Propargyl Esters. Zhimin Sun,# Mengfu Dai,# Chencheng Ding, Shiqin Chen, and Liang-An Chen*. J. Am. Chem. Soc. 2023, https://doi.org/10.1021/jacs.3c06253

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