6π電環(huán)化反應(yīng)是構(gòu)建5-7元環(huán)狀化合物很重要的一類反應(yīng),由于其高立體選擇性、高原子經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn),近年來受到了很大關(guān)注,已被廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物和生物活性分子的合成中。但是,對于催化不對稱的6π電環(huán)化反應(yīng)卻鮮有文獻(xiàn)報(bào)道,特別是通過不對稱6π電環(huán)化反應(yīng)構(gòu)建手性七元環(huán)化合物仍未能實(shí)現(xiàn)。2015年,葉龍武課題組首次報(bào)道了異噁唑與炔烴反應(yīng),并先后實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的形式上[3+2]和[5+2]環(huán)加成反應(yīng) (Chem. Sci. 2015, 6, 1265;Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 605)。該工作發(fā)表后,受到國內(nèi)外10多個(gè)課題組的廣泛關(guān)注,并發(fā)展了幾十類有關(guān)異噁唑與炔烴的高效成環(huán)反應(yīng)。特別是,異噁唑被認(rèn)為是炔烴氮氧雙功能化的一類普遍試劑,可應(yīng)用于各種氮雜環(huán)的高效構(gòu)筑。但是,這些反應(yīng)主要局限于貴金屬(Au和Pt)催化,且尚未有異噁唑與炔烴的不對稱催化反應(yīng)報(bào)道。
最近,葉龍武課題組從簡單易得的異噁唑和烯炔醚出發(fā),成功實(shí)現(xiàn)了廉價(jià)金屬鋅催化的歷經(jīng)6π電環(huán)化的不對稱[4+3]環(huán)加成反應(yīng),構(gòu)建了一系列手性的含氮七元雜環(huán)分子。該反應(yīng)具有以下特點(diǎn):(1)首次實(shí)現(xiàn)了異噁唑與炔烴的不對稱催化,并首次實(shí)現(xiàn)了基于炔醚化合物的不對稱催化;(2)該反應(yīng)是首例報(bào)道的不對稱6π電環(huán)化反應(yīng)應(yīng)用于七元環(huán)合成;(3)以高原子經(jīng)濟(jì)性、高非對映選擇性、高對映選擇性地實(shí)現(xiàn)了手性2H-Azepine分子的高效合成;(4)通過密度泛函理論(DFT)計(jì)算,很好地詮釋了該類反應(yīng)的機(jī)理,特別是明晰了反應(yīng)區(qū)域選擇性和立體選擇性控制的根源。
該研究工作主要由葉龍武教授課題組2017級博士生朱欣祺完成,并得到課題組其他研究生和本科生協(xié)助。理論計(jì)算部分由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鄧超副教授完成。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委(21622204和21772161)、廈門大學(xué)校長基金(20720180036)、國家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金項(xiàng)目(J1310024)、教育部長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃等資助。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912534
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