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銠催化的有機硼試劑與缺電子雙鍵的對映選擇性加成是構(gòu)建不對稱C-C鍵的重要方法。與芳基硼酸鹽相比，乙烯基硼酸鹽的研究鮮有報道。合成雙鍵含多取代基的乙烯基硼酸鹽時，烯烴的立體選擇性問題成為一大挑戰(zhàn)。在銠催化中，通過銠遷移可以使有機硼酸鹽產(chǎn)生新的反應(yīng)性，實現(xiàn)常規(guī)方法難以達到的轉(zhuǎn)化。近年來，Hayashi課題組報道了乙烯基硼酸中乙烯基至芳基的1,4-銠遷移實現(xiàn)了鄰乙烯基取代的苯環(huán)與烯酮加成（Scheme 1a）；Lam課題組報道了烯丙基至烯丙基的1,4-銠遷移實現(xiàn)了環(huán)亞胺與烯丙基硼酸酯的烯丙基化（Scheme 1b）。乙烯基至芳基的1,4-銠遷移已在有機轉(zhuǎn)化中得到應(yīng)用，反過來芳基至乙烯基的1,4-銠遷移尚未報道。中國科學(xué)院上海有機所林國強院士和上海中醫(yī)藥大學(xué)馮陳國課題組通過芳基至乙烯基的1,4-銠遷移實現(xiàn)了烯酮和亞胺的不對稱烯基化（Scheme 1c）。 

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最近，作者報道了芳基至乙烯基的1,4-鈀遷移用于乙烯基硼酸酯和1,3-二烯的立體選擇性合成，其關(guān)鍵在于末端烯烴的應(yīng)用以及小位阻乙烯基鈀的快速交叉偶聯(lián)對此遷移產(chǎn)生的推動力。作者認為類似的策略也適用于芳基至乙烯基1,4-銠遷移（Scheme 2）。當(dāng)硼酸芳基酯1通過金屬轉(zhuǎn)移產(chǎn)生芳基銠化物2后，與缺電子雙鍵直接加成可能會受到鄰位乙烯基的影響。因此，可以先將2中鄰位乙烯基C-H鍵進行氧化加成產(chǎn)生4，再經(jīng)H-遷移完成1,4-銠遷移。雖然乙烯基銠3不穩(wěn)定，但與缺電子雙鍵的快速加成將促使反應(yīng)沿遷移路徑推進。

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

首先，作者利用芳基硼酸6a與2-環(huán)己烯酮5a作為模型反應(yīng)進行了研究，并篩選了銠催化劑（Table 1）。當(dāng)用[RhCl(COD)]₂作為催化劑時，以優(yōu)異的產(chǎn)率得到1,4-銠遷移/加成產(chǎn)物7a；當(dāng)用[RhCl(C₂H₄)₂]₂和二烯L1原位生成的手性銠催化劑時，反應(yīng)具有良好的對映選擇性，但由于空間位阻影響導(dǎo)致產(chǎn)率較低；當(dāng)用二烯L2和L3時，反應(yīng)性提高，并且L3參與的反應(yīng)具有優(yōu)異的對映選擇性。此外，Rh/BINAP及其衍生物催化的芳基至乙烯基1,4-銠遷移反應(yīng)，具有幾乎定量的產(chǎn)率和完美的對映選擇性。將催化劑負載量降低（3 mol％），導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)率下降。在該遷移/加成過程中，產(chǎn)物均為單一E-異構(gòu)體。 

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

接下來，作者考察了該銠遷移/加成的底物適用范圍（Scheme 3）。通過實驗發(fā)現(xiàn)，所有測試的底物均可以進行1,4-銠遷移/加成反應(yīng)。將苯環(huán)A中的對位甲基移至間位或鄰位增加空間位阻后，對反應(yīng)產(chǎn)率和對映選擇性沒有影響（7a與7c和7d對比）。在對位無論引入給電子基團還是吸電子基團，都具有優(yōu)異的產(chǎn)率和對映選擇性。當(dāng)苯環(huán)A被萘基、噻吩基或吡啶基取代后，不影響反應(yīng)結(jié)果；當(dāng)苯環(huán)A被烷基取代后，對映選擇性保持但產(chǎn)率較低。相比之下，苯環(huán)B上的取代基對反應(yīng)活性具有顯著影響，引入取代基特別是吸電子基團通常導(dǎo)致產(chǎn)率降低，但對映選擇性保持。這可能是由于苯環(huán)B上的取代基改變了C-B/C-Rh鍵的電性，增加了銠遷移的難度，并加速芳基硼酸酯的水解。其他環(huán)烯酮也是很好的偶聯(lián)配偶體，但更具柔性的線性烯酮反應(yīng)性較低。通過單晶X-射線衍射確定7c的絕對構(gòu)型為R（Figure 1），與Hayashi課題組提出的環(huán)己烯酮芳基化的立體化學(xué)一致。其他產(chǎn)物的構(gòu)型通過假定類似的反應(yīng)途徑也被推定為R。 

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.） 

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

此外，作者還研究了與活性較低的亞胺的加成（Scheme 4）。其中，[Rh(OH)(COD)]₂是最佳預(yù)催化劑，DIFLUORPHOS對反應(yīng)至關(guān)重要。在新優(yōu)化的反應(yīng)條件下，作者測試了幾種芳基硼酸與環(huán)亞胺9的加成。大多數(shù)底物經(jīng)過1,4-銠遷移/加成得到加成產(chǎn)物10，反應(yīng)具有良好的產(chǎn)率和優(yōu)異的對映選擇性。然而，苯環(huán)B被甲基取代后，反應(yīng)性顯著降低；增加硼酸6用量（5 eq.）后，才能得到適當(dāng)的產(chǎn)率。

 （圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

最后，作者通過DFT計算研究了1,4-銠遷移的機理（Scheme 5）。首先，構(gòu)建了以COD為配體的模型系統(tǒng)。從銠催化劑和芳基硼酸6a通過金屬轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的芳基銠Int0開始，分別通過途徑A和B得到1,4-加成產(chǎn)物8a和1,4-銠遷移/1,4-加成產(chǎn)物7a。在途徑A中，將2-環(huán)己烯酮直接插入C-Rh鍵的總能壘為23.1 kcal/mol。在途徑B中，Int0的1,4-銠遷移包括C-H氧化加成和H-遷移過程得到的乙烯基銠Int5（總能壘21.1 kcal/mol）不如芳基銠Int0穩(wěn)定（+3.3 kcal/mol vs 0 kcal/mol），主要是因為苯基具有很強穩(wěn)定作用以及Int0中乙烯基配位產(chǎn)生的額外穩(wěn)定作用。雖然逆向遷移（Int5→Int0）更具能量優(yōu)勢，但后續(xù)Int5與2-環(huán)己酮的加成能壘更低（+13.2 kcal/mol），導(dǎo)致Int5快速轉(zhuǎn)化為烯基化產(chǎn)物。與乙烯基至芳基的1,4-銠遷移受熱力學(xué)控制不同，芳基至乙烯基的1,4-銠遷移是動力學(xué)控制的。此外，該機理還闡明了類似的芳基至乙烯基1,4-鈀遷移/交叉偶聯(lián)過程。 

（圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.）

小結(jié)：林國強院士和馮陳國課題組通過高效的芳基至乙烯基的1,4-銠遷移立體選擇性得到了乙烯基-銠中間體，從而實現(xiàn)了銠催化的烯酮和亞胺與芳基硼酸之間的不對稱烯基化。證明二烯和雙膦配體都可以催化這種銠遷移過程，并且產(chǎn)生優(yōu)異的對映選擇性。通過DFT計算可以看出，這種遷移是動力學(xué)控制過程。

撰稿人：爽爽的朝陽