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铜催化氮杂环丁烯的不对称硼烯丙基化反应

发布时间:2025-08-23  栏目类别:特色文章

      饱和氮杂环是药物分子中广泛存在的核心骨架。其中,四元环的氮杂环丁烷因其独特的空间张力和理化性质,在药物化学和不对称合成中展现出显著优势。特别是手性2,3-二取代氮杂环丁烷,因其含有两个相邻的手性中心,是极具价值的结构单元。然而,与五、六元氮杂环相比,其高效、通用的不对称合成方法,尤其是能同时构建两个手性中心的直接催化不对称双官能化策略,一直存在巨大挑战。最近,香港科技大学孙建伟发展了利用铜催化氮杂环丁烯的不对称硼烯丙基化反应。该策略的关键在于选用易得的氮杂环丁烯作为起始原料,通过铜催化方式,将硼基和烯丙基这两个高度可转化的官能团同时引入到氮杂环丁烯的C2C3位。反应的立体化学利用手性双膦配体进行控制。此外,研究发现烯丙基磷酸酯作为独特的亲电试剂,对于克服硼铜化烷基铜中间体的烷基化反应性低的问题至关重要,从而有效避免了质子化和烯丙基硼化等副反应。

                         

                     

通过系统的机理研究,作者提出了合理的反应机理:首先,Cu(I)/双膦配体形成络合物I;随后与B2pin2发生配体交换,生成Cu-Bpin物种II;接着II与氮杂环丁烯1a发生快速、高区域选择性和立体选择性的迁移插入,生成关键烷基铜物种III,此步快速且热力学有利;最后,空间位阻大的烷基铜III对烯丙基磷酸酯进行SN2'亲核进攻,形成C-C键并释放产物,此步是速率决定步骤。烯丙基磷酸酯的高反应活性有效克服了烷基铜亲核性低的问题,同时抑制了质子化副反应和烯丙基直接硼化副反应。

Reference: Zhu, M. and Sun, J. Enantioselective Synthesis of 2,3-Disubstituted Azetidines via Copper-Catalyzed Boryl Allylation of Azetines. J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 24085–24094 (推荐人:史宇阳,检查人:展昕宇)


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