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Angew. Chem. :金属有机配位超分子笼限域催化末端烯烃的高选择性芳基化2023-07-03
Meerwein芳基化反应首次报道于1939年,是构建C-C键的一种重要方法,主要适用于缺电子烯烃和极化双键的芳基化转化。近年来可见光诱导的Meerwein芳基化反应因其绿色、温和的反应条件成为合成化学前沿研究的热点,被广泛用于烯烃的双官能团转化。然而由于无法避免光照条件下二苯乙烯类产物的光诱导E/Z构型互变,光引发的Meerwein芳基化通常得到一对E/Z烯烃混合物。如何精准控制光诱导Meerwein反应过程中的能量传递、发展普适性的可见光催化体系、获得单一构型的烯烃芳基化产物一直是合成化学中的一个难题。

近日,中山大学苏成勇/焦志威团队以自主研发的金属有机配位超分子笼(Ru-Pd-MOC-16)为反应器,发展了高效、可控的可见光催化体系,实现了末端烯烃Meerwein芳基化产物E/Z构型的精准控制,并完成了治疗银屑病的上市药物“本维莫德”的高效合成。

作者发现分子笼内的碱性限域空间能够有效推动和控制苄基碳正离子中间体β-H的立体选择性消除,生成热力学稳定的E式产物;同时能够有效避免光照条件下的副反应发生,保持产物构型的稳定。在底物的拓展过程中,作者发现非活化烯烃4-氯-1-丁烯能够以76% 的收率生成反式芳基化产物,而1-丁烯不能够生成预期的芳基化产物。作者推测金属有机分子笼和烯烃底物之间的存在弱的分子间卤键相互作用,随后通过一系列含卤素烯烃的实验对这一推测进行了证实,突破了非活化烯烃在Meerwein芳基化反应中的限制。

在反应优化过程中作者还发现金属有机笼和苯甲腈的主客体作用能够提高分子笼催化剂的三线态能量,并在笼内溶剂化产物,据此作者巧妙利用PhCN作为反应的“转换器”实现了产物E→Z构型的转化,并以良好的收率和选择性得到顺式烯烃,实现1,2-二芳基烯烃类产物的E→Z构型高效可控转化。

总之,作者利用金属有机超分子笼和有机小分子之间的多重主客体相互作用,如π-π相互作用、分子间氢键作用和分子间卤键作用等非共价键作用,实现了末端烯烃和芳基自由基的高选择性转化,反应对于芳基重氮盐和末端烯烃具有广泛的普适性。该工作利用分子笼限域催化策略解决了经典Meerwein芳基化反应中的一些难题,为合成/催化方法学的发展提供了一种新的研究思路。

 

 

文信息

Elaborating E/Z-Geometry of Alkenes via Cage-Confined Arylation Catalysis of Terminal Olefins

Yuanfan Wang, Jie Chen, Dr. Jie Yang, Prof. Zhiwei Jiao, Prof. Cheng-Yong Su

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202303288