(圖片來源:J. Am. Chem. Soc.)
正文
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首先,作者使用4-苯基苯乙烯1a作為模板底物對此轉化進行了探索,并對反應條件進行了優(yōu)化(Table 1)。當使用4-苯基苯乙烯1a (0.20 mmol, 1.0 equiv), 乙酸二乙氧基甲酯 (0.30 mmol, 1.5 equiv), (MeO)2MeSiH (DMMS) (0.80 mmol, 4.0 equiv), CuOAc (6 mol%), L1 (7 mol%), Zn(OTf)2 (6 mol%)在THF (0.4 M)中室溫反應15小時可以以97%的核磁產率得到相應的縮醛產物2a(er = 98:2)(entry 2)??刂茖嶒灡砻鳎跊]有CuOAc時并沒有得到產物,這表明了銅在氫縮醛化反應中具有重要作用,并排除了鋅催化反應途徑。
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在得到了最優(yōu)反應條件后,作者對此轉化的底物范圍進行了考察(Table 2)。實驗結果表明,一系列不同取代的烯基芳烴底物均具有良好的兼容性,以68-95%的產率和良好的區(qū)域選擇性和對映選擇性(89:11-99:1 er)得到相應的α-芳基縮醛產物2a-2y。其中包括一系列不同的官能團,如芳基鹵 (2d, 2e, 2j),醇(2m),醚(2g, 2i, 2r, 2p),胺(2k),酯(2y),叔酰胺(2q),吡啶(2t),咔唑(2n),噻吩(2v),哌啶(2k),吡咯(2x),苯并呋喃(2o)等均可兼容。此轉化的主要局限性是鄰位取代的底物反應時會得到競爭性的去芳構化產物。
為了證明此轉化的實用性,作者對合成出的產物進行了衍生化(Scheme 1)。將縮醛產物在甲酸和戊烷中室溫反應1小時可以轉化為相應的醛產物3a(83%, 97:3 er)和3b(87%,99:1 er),其可以利用文獻報道的方法分別轉化為Fenoprofen和Ibuprofen。此外,得到的醛產物還可以通過氫化還原和還原胺化分別得到產物3c(85%,98:2 er),3d(90%,96:4 er) 和 3e (75%,98:2 er),3f(80%,97:3 er)。
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基于上述實驗結果,作者提出此轉化按照如下機理進行(Figure 2A):首先,CuH絡合物(A)與苯乙烯底物1發(fā)生對映選擇性加氫反應,生成Cu-烷基中間體(B),其可以隨后與oxocarbenium中間體5發(fā)生立體特異性反應形成縮醛產物2和CuOAc (D)。而D又可以通過與DMMS ((MeO)2MeSiH)反應轉化為活性CuH催化劑。隨后,作者又對此轉化過程進行了DFT計算并得出如下結論(Figure 2B-2D):1)在鋅促進的親電試劑活化過程中,當以Zn(II)四氫呋喃絡合物為催化劑時,通過TS-1形成oxocarbenium 5在熱力學上是有利的(ΔG = ?10.9 kcal/mol),且活化能壘較低(ΔG?= 8.9 kcal/mol);2)在銅催化的氫縮醛化反應過程中,Cu -烷基中間體9的縮醛化是通過一個立體可逆的SE2-型機理進行的,該機理涉及鋅催化原酸酯4的離子化形成親電試劑5。
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總結
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