(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
正文
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首先,作者使用4-苯基苯乙烯1a作为模板底物对此转化进行了探索,并对反应条件进行了优化(Table 1)。当使用4-苯基苯乙烯1a (0.20 mmol, 1.0 equiv), 乙酸二乙氧基甲酯 (0.30 mmol, 1.5 equiv), (MeO)2MeSiH (DMMS) (0.80 mmol, 4.0 equiv), CuOAc (6 mol%), L1 (7 mol%), Zn(OTf)2 (6 mol%)在THF (0.4 M)中室温反应15小时可以以97%的核磁产率得到相应的缩醛产物2a(er = 98:2)(entry 2)。控制实验表明,在没有CuOAc时并没有得到产物,这表明了铜在氢缩醛化反应中具有重要作用,并排除了锌催化反应途径。
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在得到了最优反应条件后,作者对此转化的底物范围进行了考察(Table 2)。实验结果表明,一系列不同取代的烯基芳烃底物均具有良好的兼容性,以68-95%的产率和良好的区域选择性和对映选择性(89:11-99:1 er)得到相应的α-芳基缩醛产物2a-2y。其中包括一系列不同的官能团,如芳基卤 (2d, 2e, 2j),醇(2m),醚(2g, 2i, 2r, 2p),胺(2k),酯(2y),叔酰胺(2q),吡啶(2t),咔唑(2n),噻吩(2v),哌啶(2k),吡咯(2x),苯并呋喃(2o)等均可兼容。此转化的主要局限性是邻位取代的底物反应时会得到竞争性的去芳构化产物。
为了证明此转化的实用性,作者对合成出的产物进行了衍生化(Scheme 1)。将缩醛产物在甲酸和戊烷中室温反应1小时可以转化为相应的醛产物3a(83%, 97:3 er)和3b(87%,99:1 er),其可以利用文献报道的方法分别转化为Fenoprofen和Ibuprofen。此外,得到的醛产物还可以通过氢化还原和还原胺化分别得到产物3c(85%,98:2 er),3d(90%,96:4 er) 和 3e (75%,98:2 er),3f(80%,97:3 er)。
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基于上述实验结果,作者提出此转化按照如下机理进行(Figure 2A):首先,CuH络合物(A)与苯乙烯底物1发生对映选择性加氢反应,生成Cu-烷基中间体(B),其可以随后与oxocarbenium中间体5发生立体特异性反应形成缩醛产物2和CuOAc (D)。而D又可以通过与DMMS ((MeO)2MeSiH)反应转化为活性CuH催化剂。随后,作者又对此转化过程进行了DFT计算并得出如下结论(Figure 2B-2D):1)在锌促进的亲电试剂活化过程中,当以Zn(II)四氢呋喃络合物为催化剂时,通过TS-1形成oxocarbenium 5在热力学上是有利的(ΔG = −10.9 kcal/mol),且活化能垒较低(ΔG‡= 8.9 kcal/mol);2)在铜催化的氢缩醛化反应过程中,Cu -烷基中间体9的缩醛化是通过一个立体可逆的SE2-型机理进行的,该机理涉及锌催化原酸酯4的离子化形成亲电试剂5。
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总结
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