編號(hào)：FTJS09942
篇名：鎳催化雜芳烴的非天然戊烯基化及環(huán)狀單萜化反應(yīng)
作者：張功 張煒?biāo)?王小雨 楊洋 季定緯 萬伯順 陳慶安
關(guān)鍵詞： 萜類化合物 異戊二烯 非天然戊烯基化 鎳催化 氮雜環(huán)卡賓配體 四取代烯烴
機(jī)構(gòu)： 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)
摘要： 萜類化合物,如半萜類和單萜類,是天然產(chǎn)物中種類最繁多、結(jié)構(gòu)最多樣的一類,廣泛存在于植物和海洋生物中,在人類的日常生活中具有重要的應(yīng)用價(jià)值.自然界中,二甲基烯丙基焦磷酸酯(DMAPP)和異戊烯基焦磷酸酯(IPP)在各種酶的作用下經(jīng)過偶聯(lián)、重排、環(huán)化以及異構(gòu)化等反應(yīng)合成萜類化合物.傳統(tǒng)的人工方法大多依賴于過渡金屬催化的異戊烯基以及反異戊烯基前體的反應(yīng),該反應(yīng)不僅需要當(dāng)量的金屬試劑,且反應(yīng)過程中也會(huì)產(chǎn)生當(dāng)量的副產(chǎn)物,不符合綠色環(huán)保以及原子經(jīng)濟(jì)性原則.異戊二烯作為一種廉價(jià)易得的大宗化學(xué)品,其高附加值轉(zhuǎn)化一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn).但由于異戊二烯具有反應(yīng)活性低以及區(qū)域選擇性調(diào)控難的特點(diǎn),氫芳基化產(chǎn)物最多可達(dá)到十四種異構(gòu)體.此外,異戊二烯容易發(fā)生二聚、三聚以及調(diào)聚等反應(yīng),產(chǎn)生復(fù)雜產(chǎn)物.上述問題使得異戊二烯的高附加值轉(zhuǎn)化具有很大挑戰(zhàn)性.在前期關(guān)于異戊二烯氫官能團(tuán)化以及手性二聚研究的基礎(chǔ)上,本文提出了一種以異戊二烯為原料,通過接力催化策略,在雜芳環(huán)中引入非天然戊烯基和環(huán)狀單萜骨架的方法.具體而言,使用廉價(jià)金屬鎳作為催化劑,小位阻的氮雜環(huán)卡賓作為配體,在當(dāng)量堿的條件下,通過馬氏加成得到異戊二烯4,3-氫雜芳基化產(chǎn)物,該策略具有廣泛的底物普適性,較好的選擇性和產(chǎn)率.機(jī)理研究表明,反應(yīng)首先經(jīng)過雜環(huán)化合物的C-H鍵氧化加成,再通過異戊二烯的配位以及遷移插入,最后通過還原消除獲得目標(biāo)產(chǎn)物.反應(yīng)過程中沒有當(dāng)量副產(chǎn)物生成,符合原子經(jīng)濟(jì)性原則.而當(dāng)體系中加入當(dāng)量堿時(shí),4,3-氫雜芳基化產(chǎn)物通過原位異構(gòu)化獲得了含有四取代烯烴的非天然半萜.機(jī)理研究表明,堿誘導(dǎo)的異構(gòu)化和鎳催化的分子內(nèi)氫遷移的機(jī)理可能同時(shí)存在.進(jìn)一步研究表明,通過控制不同位阻卡賓配體的添加過程,可以實(shí)現(xiàn)“一鍋兩步法”生成含有四取代烯烴的半萜衍生物和環(huán)狀單萜衍生物;具體為先加入小位阻卡賓配體催化生成四取代烯烴,再加入大位阻卡賓配體以及雜環(huán)化合物,催化生成環(huán)狀單萜衍生物.綜上,本文不僅有助于大宗化學(xué)品異戊二烯的高效轉(zhuǎn)化,而且發(fā)展的配體調(diào)控為半萜類化合物和單萜類化合物的發(fā)散性合成提供了新思路,具有潛在的應(yīng)用價(jià)值.
