Angew. Chem. ：半夹心型稀土金属络合物催化联烯与烯烃 [2+2] 环加成反应

环丁烷与环丁烯是非常重要的四元碳环化合物，它不仅是有机合成中的重要原料、中间体，也是天然产物、药物活性分子的重要结构单元。因此，发展高效、高选择性的合成四元碳环的方法受到了广泛关注。联烯作为一类含1,2-累积二烯基官能团的化合物，在与烯烃的[2+2]环加成反应中扮演了独特的角色。尽管分子内联烯与烯烃的[2+2]环加成反应得到了很好地发展，但是分子间的电子无偏的联烯与非活化的烯烃的[2+2]环加成反应仍未实现。

近日，日本理化学研究所（RIKEN）的侯召民（Zhaomin Hou）教授研究团队利用半夹心型稀土络合物为催化剂，通过对联烯C(sp²)−H选择性活化，实现了首例联烯与非活化烯烃的区域和立体选择性的[2+2]环加成反应。由于联烯独特的结构特点，该类化合物拥有多个反应位点，因而通常面临化学、区域和立体选择性等问题。该研究团队利用半夹心型稀土络合物独特的催化活性和选择性，实现了联烯C(sp²)−H键区域选择性的活化，随后利用胺基的配位导向作用，与非活化烯烃发生区域和立体选择性的环加成反应。

该反应对联烯和胺基官能化的烯烃均显示了广谱的底物普适性。利用C₅Me₅配体络合的钪配合物为催化剂，单取代联烯与烯烃的环加成反应单一选择性地生成反式选择性的2,4-双取代甲基烯环丁烷化合物。相反地，在钪催化剂下，1,3-双烷基联烯与烯烃的反应得到1,2,3-三取代环丁烯化合物。对于1-芳基-3-烷基联烯与烯烃的反应， C₅Me₅配体络合的钇配合物显示了更好的选择性，以优异的收率和区域选择性得到1,2,3-三取代环丁烯化合物。最后，作者通过氘代标记及动力学等实验对反应机理进行了初步的研究和探讨，证明了反应的关键启动步骤是稀土金属络合物对联烯C(sp²)−H键的活化。

在该工作中，侯召民教授团队利用半夹心型稀土金属络合物为催化剂，通过联烯C(sp²)−H键选择性活化，首次实现了电子无偏的联烯与非活化烯烃的[2+2]环加成反应。该反应具有100％的原子经济性、出色的非对映选择性（d.r. > 19:1）、广泛的底物范围、良好的官能团耐受性等优点，为多官能团取代的甲基烯环丁烷化合物和环丁烯化合物的构建提供了一种高效、高区域和立体选择性的合成方法。

论文信息

Regio- and Diastereoselective Formal [2+2] Cycloaddition of Allenes with Amino-Functionalized Alkenes by Rare-Earth-Catalyzed C(sp²)−H Activation

Wenxuan Xu, Dr. Xuefeng Cong, Dr. Kun An, Dr. Shao-Jie Lou, Zhenghua Li, Dr. Masayoshi Nishiura, Prof. Dr. Tetsuro Murahashi, Prof. Dr. Zhaomin Hou

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202210624