研究论文介绍

Angew:环丁基酮的形式γ-C-H官能团化反应方法学研究

作者:杉杉

导读:

近日,美国Scripps研究所的余金权课题组在Angew. Chem. Int. Ed.中发表论文,报道一种全新的通过环丁基芳基酮参与的串联C-H/C-C官能团化反应方法学,进而成功完成一系列cisγ-官能团化的环丁基芳基酮分子的立体专一性构建。

Formal γ-C-H Functionalization of Cyclobutyl Ketones: Synthesis of cis-1,3-Difunctionalized Cyclobutanes

Z.Fan, D. Strassfeld, H.S. Park, K. Wu, J. Yu, Angew. Chem. Int. Ed2023, ASAP. doi: 10.1002/anie.202303948.

正文:

1,3-二取代环丁烷骨架广泛存在于一系列具有优良生理活性的药物分子中(Figure 1A)。在过去的几十年里,已经成功设计出多种构建1,3-双官能团化的环丁烷分子的合成转化策略 (Figure 1B)[1]-[2]。这里,受到近年来采用串联Norrish-Yang/C-C断裂策略进行哌啶分子的官能团化 (Figure 1C)[3]以及通过张力释放驱动 (strain-release-driven)的双环[1.1.1]戊烷-1-醇开环反应方法学 (Figure 1D) [4]相关研究报道的启发,美国Scripps研究所的余金权课题组成功设计出一种全新的通过环丁基芳基酮衍生物参与的串联C-H/C-C官能团化反应方法学 (Figure 1E)。

首先,作者通过环丁基苯基酮参与的Norrish-Yang环化过程,对上述 C–H/C–C 官能团化策略的可行性进行进一步研究 (Scheme 1)。

之后,作者采用2-phenylbicyclo[1.1.1]pentan-2-ol(2a)与4-碘代苯甲酸甲酯3a作为模型底物,进行相关反应条件的优化筛选 (Table 1)。进而确定最佳的反应条件为:采用Pd(OAc)2作为催化剂,L9作为配体,Ag2O作为氧化剂,DCE作为反应溶剂,反应温度为100 oC,最终获得75%收率的C-H官能团化产物4a

在上述的最佳反应条件下,作者分别对一系列芳基碘底物 (Scheme 2)以及2-arylbicyclo[1.1.1]pentan-2-ols底物 (Scheme 3)的应用范围进行深入研究。

之后,该小组通过如下的一系列研究进一步表明,这一全新的串联C-H/C-C官能团化策略具有潜在的合成应用价值 (Scheme 4)。

接下来,作者进一步对上述串联C-H/C-C官能团化过程的反应机理进行研究 (Scheme 6)。

基于上述的实验研究以及前期相关的文献报道[5]-[6],作者提出如下合理的反应机理 (Scheme 5)。

总结:

美国Scripps研究所的余金权课题组成功设计出一种全新的通过环丁基芳基酮参与的串联C-H/C-C官能团化反应方法学,进而成功完成一系列cisγ-官能团化的环丁基芳基酮分子的立体专一性构建。这一全新的串联C-H/C-C官能团化策略具有广泛的底物应用范围、良好的反应收率以及优良的立体专一性等优势。

参考文献:

  • [1] J. M. Wahl, M. L. Conner, M. K. Brown, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 15943. doi: 10.1021/jacs.8b10008.
  • [2] G. Li, A. K. Dilger, P. T. Cheng, W. R. Ewing, J. T. Groves, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1251. doi:10.1002/anie.201710676.
  • [3] J. S. Ham, B. Park, M. Son, J. B. Roque, J. Jurczyk, C. S. Yeung, M. H. Baik, R. Sarpong, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 13041. doi:10.1021/jacs.0c04278.
  • [4] S. Yu, Y. Ai, L. Hu, G. Lu, C. Duan, Y. Ma, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202200052. doi:10.1002/anie.202200052.
  • [5] T. Bhattacharya, S. Dutta, D. Maiti, ACS Catal. 2021, 11, 9702. doi: 10.1021/acscatal.1c02552.
  • [6] K. Chan, H. Fu, J. Yu, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2042. doi: 10.1021/ja512529e.

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