Pd(II)催化的烯丙基不對(duì)稱(chēng)C-H活化研究進(jìn)展
1. 早期研究
PdII/苯醌是實(shí)現(xiàn)烯丙基C-H官能化/的有效體系之一。伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的M. Christina White教授的研究小組發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)中加入不同的亞砜配體，可以調(diào)節(jié)反應(yīng)的區(qū)域選擇性；嘗試在反應(yīng)中加入手性Lewis酸[(Salen)CrIIIF]時(shí)，可以得到中等的ee值。
2. 手性配體的發(fā)展
理論上，三價(jià)膦配體不適用于PdII催化的烯丙基C-H活化反應(yīng)，因其容易被對(duì)二苯醌氧化，弱化或失去與PdII的配位能力。然而“事實(shí)”卻在不停地打“理論”的臉：2012年，斯坦福大學(xué)的Barry. M. Trost教授小組首次發(fā)現(xiàn)，三苯基膦對(duì)PdII催化的1, 4-二烯的烯丙基C-H烷基化反應(yīng)具有明顯的促進(jìn)作用。
2013年，Trost教授小組成功地將手性亞膦酰胺配體應(yīng)用于PdII催化的烯丙基不對(duì)稱(chēng)C-H烷基化反應(yīng)。研究小組選用Pd(OAc)2/2,6-二甲基苯醌體系，以1,3-二酮為親核試劑，通過(guò)設(shè)計(jì)、改進(jìn)聯(lián)萘酚衍生的非C2對(duì)稱(chēng)的手性亞膦酰胺配體，ee最高可達(dá)85%。反應(yīng)成功的原因可能有以下兩點(diǎn)：（1）嚴(yán)格排除反應(yīng)體系的氧源（主要為氧氣），最大限度降低配體在反應(yīng)體系中被氧化的可能性；（2）配體的精細(xì)結(jié)構(gòu)修飾保證了催化劑的高活性。后續(xù)的底物適用范圍研究發(fā)現(xiàn)：較大幅度的改變烯烴芳基取代基的電子效應(yīng)，都會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)失敗；而1,3-二酮底物苯環(huán)取代基的性質(zhì)對(duì)反應(yīng)影響較小。2015年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的龔流柱教授小組報(bào)道了PdII催化的分子內(nèi)烯丙基不對(duì)稱(chēng)C-H氧化反應(yīng)。基于提高反應(yīng)活性與天然產(chǎn)物合成的考慮，作者選用了1,4-二烯為底物，對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化時(shí)發(fā)現(xiàn)：手性亞膦酰胺配體是影響反應(yīng)立體選擇性的主要因素；更有趣的是，非手性布朗斯特酸（鄰氟苯甲酸）也對(duì)反應(yīng)的立體選擇性至關(guān)重要。底物適用性研究表明，苯環(huán)上取代基的電子性質(zhì)對(duì)立體選擇性控制影響較小，而取代基的位置不同時(shí)，產(chǎn)物的ee值也會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)。
? ? ? ?2016年，White課題組報(bào)道了PdII/手性亞砜-噁唑啉配體催化的分子內(nèi)烯丙基不對(duì)稱(chēng)C-H氧化反應(yīng)，高效合成了系列手性異色滿(mǎn)衍生物，與龔流柱教授小組的報(bào)道互為補(bǔ)充。該反應(yīng)的亮點(diǎn)是手性亞砜-噁唑啉配體的使用，在氧化條件下可以穩(wěn)定存在，因此反應(yīng)不需要無(wú)水無(wú)氧處理，極大的簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作。
3. 手性陰離子策略
π-烯丙基PdII中間體的陰離子對(duì)反應(yīng)的活性有很大的影響，當(dāng)引入手性陰離子時(shí)，還可能控制反應(yīng)的立體選擇性。2007年，德國(guó)馬普所的B. List教授小組最先報(bào)道了手性陰離子控制的不對(duì)稱(chēng)烯丙基烷基化反應(yīng)。在反應(yīng)中，優(yōu)異的立體選擇性控制來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：（1）π-烯丙基PdII中間體陰離子的手性環(huán)境；（2）手性磷酸陰離子的膦氧官能團(tuán)與烯胺中間體的氫鍵作用。2011年，List教授小組將反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步提高：（1）以為烯丙醇作為烯丙基試劑；（2）使用催化量的二苯甲胺來(lái)活化醛類(lèi)底物[9]。2014年，龔流柱教授小組嘗試手性陰離子策略應(yīng)用于PdII催化的烯丙基C-H烷基化反應(yīng)，在復(fù)雜的催化體系下，依然成功實(shí)現(xiàn)了優(yōu)秀的立體選擇性控制。該反應(yīng)的基本策略與上述List小組的報(bào)道一致，保持手性陰離子結(jié)構(gòu)不變的情況下，非手性的伯胺催化劑可以極大的影響反應(yīng)活性與立體選擇性控制[10]。
結(jié)語(yǔ)：
PdII催化的烯丙基不對(duì)稱(chēng)C-H活化已經(jīng)取得了一些突破進(jìn)展，某種程度上，是全世界有機(jī)化學(xué)工作者不斷追求極致的一種體現(xiàn)。然而，這種方法目前仍存在很多局限性，如（1）適用的親核試劑種類(lèi)非常有限；（2）相對(duì)于傳統(tǒng)的烯丙基化反應(yīng)，立體選擇性控制普遍會(huì)稍差一點(diǎn)。
