?現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)中，骨架編輯是一種通過在有機(jī)分子中插入、交換或刪除原子來修改分子結(jié)構(gòu)的重要方法。近年來，人們對這類反應(yīng)的研究興趣顯著增加。然而，其中涉及的通過手性中心生成來實(shí)現(xiàn)高不對稱誘導(dǎo)的反應(yīng)仍然鮮有探索。烯烴作為一種重要的化學(xué)構(gòu)建模塊，其催化不對稱功能化已在多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，如醫(yī)藥、農(nóng)用化學(xué)品、香水和材料科學(xué)等。多數(shù)已知的工藝主要基于π鍵活化的烯烴不對稱功能化反應(yīng)，例如Sharpless二羥化反應(yīng)，通過鋨和蕓香堿催化劑可以合成1,2-二醇。（圖1a）然而，涉及烯烴雙鍵σ和π鍵活化的催化不對稱轉(zhuǎn)化仍然局限于銠和鉬卡賓催化的烯烴復(fù)分解反應(yīng)。
然而，盡管這些反應(yīng)的研究取得了一些進(jìn)展，但對于涉及在C(sp2)?C(sp2)鍵中進(jìn)行不對稱手性碳插入的骨架編輯反應(yīng)，尤其是通過銠-卡賓化合物實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)，探索仍然有限。隨著科學(xué)家們對有機(jī)分子中碳-碳和碳-雜原子鍵骨架編輯的興趣回潮，開發(fā)新的反應(yīng)和策略變得愈發(fā)重要。這些反應(yīng)能夠?yàn)橐延械哪婧铣蛇壿嬏峁┬碌慕怆x方法。通過單碳插入實(shí)現(xiàn)對環(huán)狀和非環(huán)狀分子，包括烯烴、吲哚、芳烴或茚滿的骨架編輯，逐漸成為可能，但在反應(yīng)過程中引入不對稱誘導(dǎo)的方法仍待突破。
圖片來源：JACS
本研究開發(fā)了一種新型的不對稱單碳插入反應(yīng)，利用催化生成的手性銠-卡賓中間體，實(shí)現(xiàn)在烯烴中的C(sp2)?C(sp2)鍵之間選擇性地插入單個(gè)碳原子。（圖1b）該反應(yīng)的關(guān)鍵在于生成富含手性的烯丙基陽離子，它與磷酸酯親核體形成接觸離子對，并在隨后演變?yōu)榫哂谐錾珔^(qū)域選擇性和手性控制的烯丙基電親核體。
在實(shí)驗(yàn)過程中，作者首先通過催化活化重氮取代高價(jià)碘試劑及雙銠羧酸鹽配合物，生成銠-卡賓中間體，以此作為烯烴C(sp2)?C(sp2)鍵裂解的起始步驟，隨后進(jìn)行單碳陽離子插入。通過加入磷酸酯親核體，形成暫時(shí)的環(huán)丙基-I(III)中間體，并遵循伍德沃德-霍夫曼-德普伊（Woodward-Hoffmann-DePuy）規(guī)則進(jìn)行解環(huán)，生成具有優(yōu)良手性保持性的烯丙基陽離子-磷酸酯對。研究中采用線性自由能關(guān)系研究、動力學(xué)同位素效應(yīng)、X射線晶體學(xué)及對照實(shí)驗(yàn)，提供了反應(yīng)機(jī)理的證據(jù)。
圖片來源：JACS
該研究成功展示了一種新型不對稱催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)，可在烯烴中實(shí)現(xiàn)單碳插入，為化學(xué)家提供了一種新的骨架編輯策略。這種方法能夠在不對稱手性控制下高效生成有價(jià)值的烯丙基磷酸酯，開創(chuàng)了不對稱骨架編輯轉(zhuǎn)化的新領(lǐng)域，促進(jìn)了卡賓陽離子中的不對稱親核攻擊。此外，研究所得的富手性烯丙基磷酸酯在天然產(chǎn)物和藥物分子的后期N-H烯丙基化中展示了其潛在應(yīng)用價(jià)值。該工作不僅為合成新型化合物提供了工具，也為探索新型不對稱骨架編輯反應(yīng)及提高化學(xué)反應(yīng)中的手性選擇性提供了理論支持。
標(biāo)題：Rh-Catalyzed Enantioselective Single-Carbon Insertion of Alkenes
作者：Wei Jie, TeoJosep Esteve Guasch, Liyin Jiang, Bowen Li, and Marcos G. Suero*
鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c06158
