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经由[5,5]-重排的去芳香化反应

作者：X-MOL 2022-09-11

通过σ重排实现芳烃去芳香化是一种独特的去芳香化模式。现有文献报道的重排去芳香化主要依赖于[2,3]-或[3,3]-重排过程。相较而言，通过[5,5]-重排实现去芳香化的过程鲜有报道。仅有的例子来自于，1986年Maruyama和Naruta报道的Claisen型[5,5]-重排去芳香化 (J. Org. Chem. 1986, 51, 5083.)。然而，反应大都给出烷基迁移的恢复芳香性产物。仅有成功的例子也需要使用含多个取代基的特殊芳烃底物（图1a）。由于[5,5]-重排反应本身面临诸多选择性问题，发展相对缓慢，导致相应的去芳香化反应模式也难以得到进一步发展。因此，发展全新的高效[5,5]-重排模式，从根本上解决[5,5]-重排效率问题是发展[5,5]-重排去芳香化的先决条件。

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图1. 研究背景与本项工作。图片来源：Nat. Commun.

近年来，浙江师范大学彭勃（点击查看介绍）课题组提出“多步构建非稳定重排前体”的策略，发展了一系列基于超价键形成与断裂的，芳基亚砜和芳基高价碘的重排反应（近期总结：Acc. Chem. Res. 2022, 55, 2103.；代表性论文：JACS. 2017, 139, 4211.; ACIE. 2018, 57, 9078.; ACIE. 2019, 58, 5316.; ACIE. 2019, 58, 5956.; ACIE. 2019, 58, 17210.; JACS. 2020, 142, 6884.; Chem. Sci. 2020, 11, 3048；ACIE. 2021, 60, 2339.; ACIE. 2021, 60, 11414.）。与传统重排比较，这类重排反应，因四价硫或三价碘氧化性的释放，拥有较强的重排驱动力，为发展重排去芳香化提供了机遇。基于此，该课题组先后发展了首例芳基高价碘的[3,3]-重排去芳香化（ACIE. 2019, 58, 17210.）以及芳基亚砜的[3,3]-重排去芳香化（Chem. Sci. 2020, 11, 3048.）。

近期，他们与中国科学院大学汪志祥研究员（点击查看介绍）课题组开展合作，借助前期发展的芳基亚砜高选择性[5,5]-重排（ACIE. 2019, 58, 5316.），探索了[5,5]-重排去芳香化反应的可能性（图1b）。该[5,5]-重排不仅涉及四价硫氧化性的释放，还涉及重排前体中烯酮亚胺结构的张力释放。双重驱动力促使重排过程在极低温度下迅速完成（−100 °C, < 1 s），这一反应特点，为发展去芳香化反应创造了有利条件。研究表明，通过该[5,5]-重排，可构建出不稳定的去芳香化硫鎓盐中间体。该中间体可与不同种类的亲核试剂发生1,2-或者1,4-或者环加成反应，制备一系列多官能团化的去芳香化环己二烯衍生物（图2）。其中，简单的烯醇硅基、富电子芳烃、有机锌试剂、醇、硫醇，给出1,4-加成产物（图2A）。α-烷基取代的烯醇硅醚或芳胺，易于进行1,2-加成（图2B，2C）。其中，芳基伯胺可给出脱硫的1,2-加成产物（图2C）。此外，共轭二烯以及偶极子可与去芳香化硫鎓盐中间体发生环加成反应，给出去芳香化的并环产物（图2D）。这些去芳香化产物经简单处理，可脱硫制备多取代环己烯酮或者芳烃衍生物（图3）。

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图2. 四种反应模式的代表性底物。图片来源：Nat. Commun.

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图3. 部分产物的脱硫衍生化。图片来源：Nat. Commun.

作者对反应过程进行了理论计算，探究了基于两种不同构象的烯丙基腈转化为产物4a及副产物5的过程（图4a）。控制实验进一步验证了理论计算中，中间体IM4异构化为副产物5的可能性（图4b）。此外，作者还探究了三种不同亲核试剂对去芳香化硫鎓盐中间体的进攻过程，由此对反应的区域选择性做出了合理解释（图4c）。

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图4. 机理研究。图片来源：Nat. Commun.

该项研究通过[5,5]-重排实现了芳基亚砜的去芳香化反应，不仅为一系列环己二烯衍生物、多取代芳烃、环己烯酮提供了新的合成策略，更为[5,5]-重排去芳香化反应提供了新的发展思路。浙江师范大学硕士研究生胡梦杰（现为大连理工大学博士生）、浙江师范大学硕士研究生刘燕萍、博士研究生梁俞辰为本论文的共同第一作者。中国科学院大学汪志祥研究员为共同通讯作者。

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