近日，德國斯圖加特大學Bernd Plietker課題組報道了一種新型的環丙基取代烯炔衍生物的環異構化（cycloisomerizations）過程，涉及將環異構化與環丙烷中C-C鍵的活化相結合。

正文

近日，德國斯圖加特大學Bernd Plietker課題組報道了一種新型的環丙基取代烯炔衍生物的環異構化（cycloisomerizations）過程，涉及將環異構化與環丙烷中C-C鍵的活化相結合。其中，使用[(Ph3P)2Fe(CO)(NO)]BF4作為催化劑，在溫和的條件下合成了一系列非天然（non-canonical）三環環丁烷衍生物，具有良好的收率以及高立體控制性中國化工網okmart.com。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

通過簡單易得的起始原料，經環異構化策略，可直接構建結構復雜的環化化合物。在該領域，化學家們主要集中在Rh-和Ir-配合物催化的研究。同時，作為π-Lewis酸催化劑的Au(I)-配合物為該領域開辟了一個全新的方向。最近，Plietker課題組報道了一種陽離子16-電子Fe(0)-配合物[(Ph3P)2Fe(CO)(NO)]BF4（2）可作為π-Lewis酸催化劑，可實現烯炔乙酸酯或芳基烯基酮的氧化還原中性環異構化（eq. 1）。早在1995年，Wender或Shintani/Hayashi課題組開創性使用Rh-配合物實現環丙基取代烯炔（5）的環異構化，獲得了形式[5+2]-環加成產物（eq. 2）。2006年，Echavarren課題組使用Au(I)-配合物作為π-Lewis-酸，實現了環丙基取代的烯炔（7）的環異構化，獲得環異構化-Prins-環化的稠合三環產物8（eq. 3）。近日，德國斯圖加特大學Bernd Plietker課題組報道了陽離子鐵配合物[(Ph3P)2Fe(NO)(CO)]BF4催化環丙基取代烯炔的環異構化-C-C鍵活化的策略，構建了一系列復雜的三環n,5,4-骨架（存在于天然產物中，如sulcatine G或kelsoene）（Scheme 1）。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

首先，作者以環丙基取代的烯炔衍生物12作為模型底物，進行了相關環異構化反應條件的篩選（Table 1）。當以[(Ph3P)2Fe(NO)(CO)]BF4（2）作為催化劑，在CH2Cl2溶劑中50 oC下反應22 h，可以80%的收率得到三環產物13。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

在獲得上述最佳反應條件后，作者對底物范圍進行了擴展（Scheme 2）。研究表明，一系列不同取代的環丙基烯炔衍生物，均可順利進行反應，獲得相應的稠合三環環丁烷產物13-29，收率為34-98%。其中，含有鹵素、烷氧基和酰胺基取代的底物，均與體系兼容。同時，當使用多取代的高炔丙基酰胺時，可以良好的收率生成四環稠合化合物29。p-取代基Y的性質，對于反應的收率有著顯著的影響（13-19 vs. 20-24）。+M-取代基，可增加產物13-19的收率，從而表明在炔丙基乙酸酯活化過程中需要穩定部分正電荷，而環丙烷單元中芳基對位取代則相反（20-24）。因此，催化劑控制的環丙烷C-C鍵活化的方向，而不是碳陽離子（Wagner-Meerwein型）開環反應的方向。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

由于上述產物13-29的形成過程，涉及環異構化和隨后消除兩步過程，作者認為，底物中酯基單元的改變，可能會減緩消除過程，從而獲得相應的烯丙基乙酸酯（allylic acetate）（Scheme 3）。因此，作者合成了一系列炔丙醇酯（propargylic esters）衍生物30-37，并在標準條件下反應，均可順利反應（除了新戊酸酯以外）。同時，在反應過程中觀察到二烯13或17的快速消除（eq. 1）。為了了解鐵配合物是否催化了快速消除過程，作者在有無催化劑2的情況下進行14的反應，分別獲得定量收率的二烯13以及未發生反應（eq. 2）。因此，不易消除的三取代烯烴35進行環異構化時，可以75％的收率生成非對映體純的化合物36（eq. 3）。

在過渡金屬催化的Tsuji-Trost型烯丙基化反應中，烯丙基烷基碳酸酯具有高反應性。與使用烯丙基乙酸酯相比，離去基團可快速脫羧，生成相應的醇鹽，該醇鹽充當堿或親核試劑。令人高興的是，當使用炔丙基烷基碳酸酯作為起始底物，可減緩消除過程，可以52%的收率獲得醚化合物40以及33%收率的二烯副產物17（Scheme 4）。同時，當使用三取代烯烴底物41時，可以82%的收率獲得烯丙基醚化合物42。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

此外，作者還對反應機理進行了進一步的研究（Scheme 5）。首先，12在標準條件下使用不同的催化劑時，僅在使用AgBF4時，才能獲得11%收率的產物13。同時，使用AuCl3作為催化劑時，可同時獲得化合物43與聯烯化合物44，且環丙基單元保持不變。此外，將43和44在標準條件下反應，均未發生反應，從而排除了作為潛在中間體的可能性。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

基于上述的研究以及相關文獻的查閱，作者提出了一種合理的催化循環過程（Figure 1）。首先，陽離子鐵配合物與底物中的炔基配位，生成環丙基取代的金屬環丁烷中間體II。其次，陽離子鐵中心促進II經以金屬為中心的C-C鍵的活化擴環過程，同時釋放環張力，生成中間體III。中間體III經1,3-Metallotropic遷移、1,2-乙酰氧基遷移以及鐵消除（deferration）過程，可生成產物VI和再生催化劑2，從而完成催化循環過程。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

總結

德國斯圖加特大學Bernd Plietker課題組報道了一種新型的環丙基取代烯炔衍生物的環異構化過程，涉及將環異構化與環丙烷中C-C鍵的活化相結合。其中，使用[(Ph3P)2Fe(CO)(NO)]BF4作為催化劑，可在溫和的條件下合成一系列稠合三環環丁烷衍生物，具有良好的收率以及高立體控制性。有趣的是，在測試的不同貴金屬類型催化劑中，只有AgBF4表現出相似的反應性，盡管收率較低。