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不对称烯丙基的Tsuji-Trost取代反应(二)

本文作者:孙苏赟

第二部分 亲核试剂、配体和特殊反应条件条件

1. 亲核试剂

按照软硬酸碱理论可以将亲核试剂分为两类,以pKa=25为界线,共轭酸的pKa>25为硬亲核试剂,共轭酸的pKa<25为软亲核试剂。硬亲核试剂在反应过程中会先和过渡金属发生配合,之后再发生还原消除得到产物。这个过程的手性控制发展还不太完善,但是有一些铜试剂可以解决类似的转化。而软亲核试剂的行为就有所不同,他们会更倾向于直接和烯丙基发生反应以破坏π-配合物,并且亲核试剂的进攻和过渡金属的手性环境关系很大。

2. 亲核试剂和配体的相互作用

当稳定的亲核试剂进攻(η3-allyl)-Pd配合物时,由于烯丙基结构的变化,过渡金属和配体之间的配位键和相对位置会发生一些调整:

烯丙基三个碳原子是共平面的,此平面将亲核试剂(软亲核试剂)和过渡金属及配体隔离成为两个分开的空间,并且烯丙基结构和配体之间的相互作用成为了可以用于设计不对称反应的关键点。例如在以(2S, 3S)-二(二苯基膦基)丁烷作为配体的过程中形成的烯丙基配合物,配体中的苯基就会和底物中的芳基发生相互作用(π-π stacking),在单晶结构中可见芳基总是在syn-构像上[1-3]。

当配体是(-)-sparteine时,环丙烯和1,1,3-三苯基丙-1-烯的情况,从单晶结构可以看出环己烯的烯丙基钯配合物中烯丙基上的取代基处于anti-构像,而三苯基丙烯的构像则是保持两个苯基处于syn-构像的[4]。

这是两个具有代表性的例子,前者是环状的底物,后者是链状底物,他们都具有很好的不对应立体选择性,以此为出发点可以设计出多种不同用于不对称烯丙基取代的配体。以下配体分别适用于不同的底物,但是并没有一种配体可以使得环状底物和链状底物同时取得高立体选择性。

以配体A和B为例,在他们和Pd形成的烯丙基配合物中,烯丙基是被配体包裹起来的,其中如果P-Pd-P键角越大,那么烯丙基就越深入“包裹”,反正烯丙基就会越暴露。

3. 特殊反应条件

在许多反应中,亲核试剂往往是盐类化合物,比较常用的是丙二酸酯钠盐。但是此类物质在极性较小的溶剂中的溶解性往往是一个问题,特别是反应需要扩大规模的时候这个问题尤为严重,会导致副反应的发生,例如发生β-H消除反应。如果在多相反应中使用相转移催化剂可以解决这个问题。但是这不对所有反应具有普适性,更多的是使用其共轭酸原位生成亲核试剂,为此Trost精巧地开发出了BSA试剂,或使用烯丙基碳酸酯作为反应底物。

(1) BSA条件[5]

这是Trost和Murphy开发的方法,反应中使用亲核试剂的共轭酸作为原料,BSA试剂脱去一个TMS之后作为质子受体以原位生成亲核试剂例子。

(2) 烯丙基碳酸酯底物[6]

在烯丙基碳酸酯和过渡金属配位生成烯丙基配合物之后,生成的单碳酸酯离子脱二氧化碳得到的MeO作为碱将共轭酸转化成负离子亲核试剂。

(3) 烯丙基环氧化物

这个例子不是很常见,但是效果有时也不错:

References

  • [1] J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 7, 2054–2058. DOI: 10.1021/ja00293a040
  • [2] J. Crystallogr. Spectrosc. Res. 1982, 12, 465. . DOI:10.1007/BF01160899
  • [3] J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1984, 2237. DOI: 10.1039/DT9840002237
  • [4] Helv. Chim. Acta 1990, 73, 723. DOI: 10.1002/hlca.19900730321
  • [5] J. Org. Chem. .2007, 72, 4, 1063–1072. DOI: 10.1021/jo061895m
  • [6] Org. Lett. 2006, 8, 5, 891–894. DOI: 10.1021/ol052976s
  • [7] J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 24, 6846–6848. DOI: 10.1021/ja00388a092
  • [8] J. Nat. Prod. 1996, 59, 8, 812–821. DOI: 10.1021/np9604386

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