English

• 手性四氢萘结构存在于许多药物分子及天然产物中^[1], 氧杂苯并降冰片烯的不对称开环反应可以高效、便捷地获得含有手性二氢萘结构的化合物, 手性二氢萘通过加成、还原等简单的反应就可以获得四氢萘.在过去的几十年中, 许多课题组对该反应做了深入的探索, 并取得了巨大的成功, 许多高效的催化剂及多种亲核试剂被用于对氧杂苯并降冰片烯的不对称开环反应中, 并取得了一系列优异的结果^[2].这些亲核试剂根据亲核性的强弱, 主要分为以下三类: (1)强亲核试剂, 主要为芳基硼酸^[3]、有机锂^[4]、有机锌^[5]、有机镁^[6]、有机铝^[7]等; (2)中等强度的亲核试剂, 主要为醇^[8]、酚^[9]、羧酸^[10]、胺^[11]、水^[12]等, 这类亲核试剂由于可以在产物中引入更多的杂原子基团, 有利于提高产物的生物活性, 因此研究得最为详尽; (3)弱亲核试剂, 主要为烯烃^[13]、炔烃^[14]等亲核试剂.

  (1)

  1.   结果与讨论

  我们课题组一直对冰片烯的不对称反应保持着浓厚的兴趣, 在实现了铱催化端基炔烃与冰片烯的不对称简单加成反应后^{[15a, 15b]}, 通过对催化体系的简单调节实现了铱催化炔烃与氧杂苯并降冰片烯的不对称[2+2]环化反应^[15c].随后, 发现路易斯酸与手性过渡金属组成的共催化体系在氧杂苯并降冰片烯的不对称开环反应中有着非常高的催化活性, 芳基硼酸、炔烃、醇、酚、胺等亲核试剂均被成功用于对氧杂苯并降冰片烯的不对称开环反应中, 结果都非常优异^{[14, 16]}.最近发现, 酸酐作为一种常用的酰基化试剂, 在金属铑催化下也能够与氧杂苯并降冰片烯发生开环反应, 在对反应条件进行优化后能够实现不同的氧杂苯并降冰片烯与乙酸酐以及丙酸酐的不对称开环反应, 该反应能够取得很高的收率和优秀的对映选择性, 该反应的实现, 进一步扩展了适用于开环反应的亲核试剂的类型.而且, 酸酐对氧杂苯并降冰片烯的不对称开环产物经过水解, 可以一步得到手性二醇这一常用的有机合成中间体.

  1.1   反应条件的筛选及优化

  采用7-氧杂苯并降冰片烯(1a)和乙酸酐作为基准底物, 对该开环反应进行系统研究.首先, 选择[Rh(COD)Cl]₂作为催化剂前体, (R)-Binap为手性配体, 1, 2-二氯乙烷(DCE)为反应溶剂在70 ℃加热条件下, 该反应能够顺利发生, 得到了乙酸酐对氧杂苯并降冰片烯的不对称开环产物, 并取得了48%的收率和60% ee的结果(表 1, Entry 1).为进一步提高反应的收率和对映选择性, 又对其它不同种类的配体进行了一些考察, 如(R, R)-Diop、(R, R)-BDPP、(S)-NMDPP, 产物的收率较低(表 1, Entries 2, 5, 6).使用二茂铁类配体(R, S)- Josiphos时, 对映选择性有了一定的提高, 但收率下降为18%(表 1, Entry 3).当采用含有大位阻取代基团的(R, S)-PPF- P^tBu₂时, 反应能够得到收率和对映体过量值分别为85%和81% ee的结果(表 1, Entry 4).接着, 又对不同的金属铑前体做了一些考察, 通过实验发现, 不同的铑化合物作为金属前体与手性配体的络合物都可以催化该反应发生, 而离子型的Rh(COD)₂BF₄和[Rh(COD)₂]- OTf在反应中结果非常优秀, 尤其是使用Rh(COD)₂BF₄时, 可以达到92%的收率和95% ee的对映选择性(表 1, Entry 9).

  表 1

  

  表 1  配体和金属铑的筛选^a

  Table 1.  Screening of chiral ligands and Rhodium precursors

  下载: 导出CSV

  Entry	[Rh]	Ligand	Time/h	Yieldb/%	eec/%
  1	[Rh(COD)Cl]2	(R)-Binap	12	48	60
  2	[Rh(COD)Cl]2	(R, R)-Diop	70	17	64
  3	[Rh(COD)Cl]2	(R, S)-Josiphos	55	18	75
  4	[Rh(COD)Cl]2	(R, S)-PPF-PtBu2	12	85	81
  5	[Rh(COD)Cl]2	(R, R)-BDPP	41	18	81
  6	[Rh(COD)Cl]2	(S)-NMDPP	39	57	59
  7	[Rh(NBD)Cl]2	(R, S)-PPF-PtBu2	13	87	83
  8	[RhCp*Cl2]2	(R, S)-PPF-PtBu2	13	76	78
  9	Rh(COD)2BF4	(R, S)-PPF-PtBu2	16	92	95
  10	[Rh(COD)2]OTf	(R, S)-PPF-PtBu2	18	88	95
  11	RhCl3•3H2O	(R, S)-PPF-PtBu2	18	78	79
  a Reaction conditions: 1a (0.3 mmol), 2 (0.6 mmol), [Rh] (5.0 mol%), ligand (6.0 mol%), NEt3 (0.6 mmol), DCE (2.0 mL). b Isolated yield. cee were determined by chiral HPLC using Chiralcel AS-H column.

  碱在该反应中有着非常重要的作用, 当体系中不加碱时, 该反应不能发生, 推测碱应该能够促进酸酐的断裂.为了防止反应体系中存在微量水会导致乙酸酐水解生成乙酸, 体系中存在乙酸时该反应同样能够发生, 并且首先发生乙酸对氧杂苯并降冰片烯的开环反应, 而有机碱无法将体系中的酸吸收完全, 因此, 在后续碱的筛选时选择了碱性更强的无机碱.当使用无机碱时, 随着碱性的加强, 反应结果有了明显的提升, 碱为K₂CO₃时, 反应能够得到94%收率和95% ee的理想结果(表 2, Entry 4), 而随着碱性的继续加强, 反应的收率随之下降, 如使用Cs₂CO₃和NaO^tBu时, 只有中等收率50%和46%(表 2, Entries 5, 6).溶剂实验表明该反应只有在DCE和DCM(二氯甲烷)中时才会发生反应(表 2, Entry 11), 而在其他溶剂如四氢呋喃(THF)、甲苯(Toluene)、N, N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙腈(MeCN)时反应均不能进行.温度对反应也有着一定的影响, 当温度降低至60 ℃时, 由于反应活性随着温度的降低而减弱, 原料不能反应完全, 导致收率下降(表 2, Entry 12), 而当温度升至80 ℃时, 收率则由94%降至75%(表 2, Entry 13), 主要原因是反应中生成副产物萘酚, 因此反应最佳温度为70 ℃.

  表 2

  

  表 2  反应条件优化^a

  Table 2.  Optimization of reaction conditions

  下载: 导出CSV

  Entry	Temp./℃	Base	Solvent	Time/h	Yieldb/%	ee c/%
  1	70	—	DCE	NR	NR	NR
  2	70	Li2CO3	DCE	30	40	95
  3	70	Na2CO3	DCE	3.5	45	95
  4	70	K2CO3	DCE	30	94	95
  5	70	Cs2CO3	DCE	30	50	94
  6	70	NaOtBu	DCE	3.5	46	97
  7	70	K2CO3	THF	30	NR	—
  8	70	K2CO3	Toluene	30	NR	—
  9	70	K2CO3	DMF	30	NR	—
  10	70	K2CO3	MeCN	30	NR	—
  11	70	K2CO3	DCM	27	40	87
  12	60	K2CO3	DCE	29	87	94
  13	80	K2CO3	DCE	18	75	89
  a Reaction conditions: 1a (0.3 mmol), 2 (0.6 mmol), Rh(COD)2BF4 (5.0 mol%), (R, S)-PPF-PtBu2 (6.0 mol%), base (0.6 mmol), solvent (2.0 mL). b Isolated yield. c ee were determined by chiral HPLC using Chiralcel AS-H column.

  综合考虑以上实验结果后, 确定了该反应的最优反应条件为: Rh(COD)₂BF₄为催化剂前体, (R, S)-PPF-P^tBu₂为手性配体, K₂CO₃为碱, DCE为溶剂, 70 ℃下反应.

  1.2   底物适用范围考察

  在最佳反应条件下, 对铑催化酸酐对氧杂苯并降冰片烯的不对称开环反应的底物适用性进行了考察.首先考察了含有不同取代基的各种氧杂苯并降冰片烯, 结果见表 3.令人高兴的是, 在该铑催化剂作用下, 各种氧杂苯并降冰片烯都能够顺利地与乙酸酐(2a)发生开环反应, 并以较高的收率和优秀的对映选择性生成相应的开环产物.一般来说, 含有甲基、甲氧基等供电子取代基时有助于反应获得较高的收率(表 3, Entries 1~5), 而吸电子取代基则使反应的收率有所降低, 比如溴取代的氧杂苯并降冰片烯底物1g, 其相应的开环产物收率只有25%(表 3, Entry 6).具有空间位阻较大的菲环结构的氧杂苯并降冰片烯1h也能顺利参与反应(表 3, Entry 7), 并能获得70%的收率和91% ee值.

  表 3

  

  表 3  底物适用范围考察^a

  Table 3.  Substrate scope of asymmetric ring opening reaction

  下载: 导出CSV

  Entry	Oxabenzonorbornadiene	Product	Time/h	Yield b/%	eec/%
  1			6	90	94
  2			7	94	94
  3			3	90	95
  4			4	90	93
  5			3	93	92
  6			8	25	91
  7			23	70	91
  8			72	NR	/
  a Reaction conditions: 1a (0.3 mmol), 2 (0.6 mmol), [Rh] (5.0 mol%), (R, S)-PPF-PtBu2 (6.0 mol%), K2CO3 (0.6 mmol), DCE (2.0 mL). b Isolated yield. c ee were determined by chiral HPLC using Chiralcel AS-H, AD-H, OD-H and OJ-H column.

  除了乙酸酐, 丙酸酐在该条件下同样能够与氧杂苯并降冰片烯发生不对称开环反应, 取得71%收率和91% ee值(Eq. 2).遗憾的是, 其它酸酐如苯甲酸酐及环类酸酐在该体系下都没有反应发生.为了确定产物的绝对构型, 我们培养了产物3ga的单晶, 通过X射线单晶衍射确定了该反应为反式开环(图 1).

  图 1

  

  图 1.  化合物3ga单晶衍射

  Figure 1.  The single crystal x-ray of 3ga

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  手性二醇分子中含有两个羟基, 经常被用作有机合成中间体及手性配体, 将乙酸酐对氧杂苯并降冰片烯的不对称开环产物3aa经过简单的水解反应就可以得到手性二醇4, 收率为92%, 对映体过量值为94% ee, 为制备高光学纯度的手性二醇提供了一条高效、便捷的合成路线.在5 mol% Pd/C的催化下, 产物3aa经过氢气还原得到了手性四氢萘二乙酸酯5, 收率为85%, 对映体过量值为94% ee (Scheme 1).

  图式 1

  

  图式 1.  产物3aa的转化

  Scheme 1.  Derivatization of the product 3aa

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  1.3   反应机理

  通过以上实验, 提出了该反应可能的反应机理(Scheme 2), Rh(COD)BF₄首先与(R, S)-PPF-P^tBu₂配合形成手性铑配合物A, 该手性铑配合物插入到酸酐中形成中间体B, 随后中间体B中的铑与氧杂苯并降冰片烯双键配位形成中间体C, 接着酸酐发生异裂, 其中OAc进攻双键一端, Ac仍与铑作用转移到双键的另一端形成D, 随后D发生反式开环得到E, 最后E经过消除铑生成最终产物3aa, 完成催化循环.

  图式 2

  

  图式 2.  开环反应可能的机理

  Scheme 2.  Proposed mechanism for the ARO reaction

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  2.   结论

  以金属铑和手性二茂铁配体络合物为催化剂, 通过对温度、溶剂等反应条件的优化, 首次实现了酸酐对氧杂苯并降冰片烯的不对称开环反应, 并取得了最高94%的收率和95% ee值的优异结果, 扩展了可用于开环反应的亲核试剂类型.产物的构型通过X-射线单晶衍射予以确认, 而且产物经过简单的水解就可以得到高对映选择性的手性二醇, 通过还原可以得到手性四氢萘二乙酸酯.

  3.   实验部分

  3.1   仪器与试剂

  核磁共振谱采用BrukerAvance 400 MHz超导核磁共振仪测定, TMS为内标; 对映选择性采用Agilent 1260高效液相色谱检测, 手性色谱柱为Daicel AS-H、AD-H、OD-H和OJ-H; 高分辨质谱通过VG Autospec- 3000质谱测定仪测定, ESI源; X-射线单晶衍射通过APEX DUO单晶衍射衍射仪测定; 熔点经X-4熔点仪测定, 温度未校正; 旋光通过Rudolph APV-PLUS/6W旋光仪测定.

  3.2   实验方法

  3.2.1   酸酐对氧杂苯并降冰片烯类化合物的不对称开环反应

  在手套箱中, 依次将Rh(COD)₂BF₄ (6.0 mg, 0.015 mmol)和配体(R, S)-PPF-P^tBu₂ (9.7 mg, 0.018 mmol)加入史奈克反应管中, 加入1 mL DCE后于室温下搅拌络合30 min, 然后加入氧杂苯并降冰片烯底物(0.3 mmol)、碱(0.6 mmol)以及酸酐(0.6 mmol)并补加1 mL DCE后塞上橡胶塞拿出手套箱于油浴70 ℃反应.薄层色谱(TLC)检测反应进行情况, 当反应完全时停止加热恢复至室温, 将反应液浓缩后用硅胶柱纯化.

  (1R, 2R)-1, 2-二氢萘-1, 2-二乙酸酯(3aa):无色油状液体, 69.4 mg, 产率94%, 95% ee. [α]_D²²－3.3 (c 0.564, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.32~7.26 (m, 3H), 7.17~7.15 (m, 1H), 6.63 (d, J＝9.7 Hz, 1H), 6.15 (d, J＝5.9 Hz, 1H), 5.98 (dd, J＝9.7, 4.08 Hz, 1H), 5.58~5.55 (m, 1H), 2.10 (s, 3H), 2.05 (s, 3H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 170.3, 170.2, 132.2, 130.9, 130.5, 129.2, 128.4, 128.2, 127.2, 124.1, 71.1, 69.9, 21.1, 21.0; HRMS calcd for C₁₄H₁₄O₄ [M+Na]⁺ 269.0789, found 269.0784. HPLC: Daicel Chiralcel AS-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/V(i-PrOH)＝90/10, 1.0 mL/min, 254 nm; t_minor＝6.35min, t_major＝8.16 min.

  (1R, 2R)-6, 7-二甲基-1, 2-二氢萘-1, 2-二乙酸酯(3ba):白色固体, 74.0 mg, 产率90%, 94% ee. m.p. 94~95 ℃; [α]_D²²－4.2 (c 0.57, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.13 (s, 1H), 6.98 (s, 1H), 6.63 (d, J＝9.7 Hz, 1H), 6.08 (d, J＝4.8 Hz, 1H), 5.97 (dd, J＝9.6, 4.4 Hz, 1H), 5.50~5.48 (m, 1H), 2.28~2.27 (m, 6H), 2.10 (s, 3H), 2.05 (s, 3H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 170.2, 137.7, 137.0, 130.7, 130.0, 129.9, 128.6, 128.1, 122.7, 77.4, 77.1, 76.7, 70.7, 69.6, 21.1, 21.0, 19.7, 19.5; HRMS calcd for C₁₆H₁₈O₄Na [M+Na]⁺ 297.1103, found 297.1097. HPLC: Daicel Chiralcel AS-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/V(i-PrOH)＝90/10, 1.0 mL/min, 254 nm; t_minor＝5.30 min, t_major＝6.30 min.

  (1R, 2R)-6, 7-二甲氧基-1, 2-二氢萘-1, 2-二乙酸酯(3ca):无色油状液体, 86.3 mg, 产率94%, 94% ee. [α]_D²²－6.1 (c 0.352, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 6.94 (s, 1H), 6.72 (s, 1H), 6.64~6.61 (d, J＝9.6 Hz, 1H), 6.01~5.95 (m, 2H), 5.43~5.41 (m, 1H), 3.91 (s, 6H), 2.08 (s, 3 H), 2.04 (s, 3H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 170.3, 170.2, 149.5, 148.8, 130.7, 125.4, 123.1, 121.3, 112.8, 110.4, 70.4, 68.7, 56.1, 56.0, 21.1, 21.0; HRMS calcd for C₁₆H₁₈O₆Na [M+Na]⁺ 329.0998, found 329.0996. HPLC: Daicel Chiralcel AD-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/V(i-PrOH)＝90/10, 1.0 mL/min, 254 nm; t_minor＝14.83 min, t_major＝16.16 min.

  (5R, 6R)-5, 6-亚甲二氧基二氢萘-1, 2-二乙酸酯(3da):白色固体, 78.3 mg, 产率90%, 95% ee. m.p. 117~118 ℃; [α]_D¹⁹－3.4 (c 0.848, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 6.88 (s, 1H), 6.68 (s, 1H), 6.55 (d, J＝9.7 Hz, 1H), 5.99 (d, J＝4.6 Hz, 1H), 5.98~5.97 (m, 2H), 5.94 (dd, J＝9.7, 4.5 Hz, 1H), 5.45~5.43 (m, 1H), 2.09 (s, 1H), 2.05 (s, 1H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 170.2, 170.1, 148.2, 147.4, 130.6, 126.8, 124.7, 121.7, 109.9, 107.8, 101.4, 70.7, 69.0, 21.1, 21.0; HRMS calcd for C₁₅H₁₄O₆Na [M+Na]⁺ 313.0690, found 313.0683. HPLC: Daicel Chiralcel AD-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/V(i-PrOH)＝90/10, 1.0 mL/min, 254 nm; t_major＝7.98 min, t_minor＝8.56 min.

  (6R, 7R)-6, 7-二噁烷二氢萘-1, 2-二乙酸酯(3ea):无色油状液体, 82.1 mg, 产率90%, 93% ee. [α]_D²⁰－4.1 (c 0.775, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 6.87 (s, 1H), 6.69 (s, 1H), 6.52 (d, J＝9.7 Hz, 1H), 5.99 (d, J＝5.1 Hz, 1H), 5.89 (dd, J＝9.7, 4.4 Hz, 1H), 5.47~5.44 (m, 1H), 4.25 (s, 4 H), 2.07 (s, 3H), 2.03 (s, 3H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 170.2, 170.1, 143.9, 143.3, 130.1, 126.0, 124.2, 122.0, 118.1, 116.2, 70.5, 69.4, 21.1, 21.0; HRMS calcd for C₁₆H₁₆O₆K [M+K]⁺ 343.0587, found 343.0578. HPLC: Daicel Chiralcel OJ-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/V(i-PrOH)＝90/10, 1.0 mL/min, 254 nm; t_major＝17.91 min, t_minor＝23.40 min.

  (1R, 2R)-5, 8-二甲氧基-1, 2-二氢萘-1, 2-二乙酸酯(3fa):白色固体, 85.3 mg, 产率93%, 92% ee. m.p. 100~101 ℃; [α]_D¹⁹－1.7 (c 1.052, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.16 (d, J＝9.8 Hz, 1H), 6.86 (dd, J＝21.2, 9.0 Hz, 2H), 6.33 (s, 1H), 6.14 (dd, J＝9.8, 5.4 Hz. 1H), 5.30 (dd, J＝5.5, 1.7 Hz, 1H), 3.83 (s, 3H), 3.81 (s, 3H), 2.04 (s, 3H), 1.99 (s, 3H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 170.0, 169.9, 151.8, 149.7, 125.3, 122.4, 122.0, 118.7, 112.5, 111.5, 66.5, 64.3, 56.1, 56.0, 21.1, 21.0; HRMS calcd for C₁₆H₁₈O₆Na [M+Na]⁺ 329.0996, found 306.1103. HPLC: Daicel Chiralcel OD-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/V(i-PrOH)＝90/10, 1.0 mL/min, 254 nm; t_major＝7.92 min, t_minor＝9.12 min.

  (1R, 2R)-6, 7-二溴-1, 2-二氢萘-1, 2-二乙酸酯(3ga):无色油状液体, 30.2 mg, 产率25%, 91% ee. [α]_D²²－2.0 (c 0.246, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.57 (s, 1H), 7.42 (s, 1H), 6.54 (d, J＝9.8 Hz, 1H), 6.09~6.03 (m, 2H), 5.51~5.48 (m, 1H), 2.10 (s, 3H), 2.04 (s, 3H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 170.1, 170.0, 133.5, 132.8, 131.8, 131.5, 128.7, 126.0, 125.6, 124.1, 69.7, 69.0, 21.0, 20.9; HRMS calcd for C₁₄H₁₄O₄Br₂Na [M+Na]⁺ 426.8990, found 426.9151. HPLC: Daicel Chiralcel AS-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/ V(i-PrOH)＝98/2, 0.5 mL/min, 254 nm; t_minor＝11.92 min, t_major＝13.32 min.

  (1R, 2R)-1, 2-二氢苯并菲-1, 2-二乙酸酯(3ha):白色固体, 72.7 mg, 产率70%, 91% ee. m.p. 214~215 ℃, [α]_D²²－5.5 (c 0.494, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 8.77~8.72 (m, 2H), 8.32~8.30 (m, 1H), 8.10~8.07 (m, 1H), 7.74~7.65 (m, 5H), 6.82 (s, 1H), 6.52~6.47 (m, 1H), 5.43 (dd, J＝5.6, 1.7 Hz, 1H), 2.06 (s, 3H), 1.97 (s, 3H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 170.4, 170.0, 131.1, 130.7, 129.9, 128.9, 128.4, 127.7, 127.6, 127.4, 127.2, 127.0, 124.2, 123.7, 123.7, 123.6, 123.4, 123.2, 77.4, 77.1, 66.6, 66.3, 21.1, 21.0; HRMS calcd for C₂₂H₁₈O₄ [M]⁺: 346.1209, found 346.1205. HPLC: Daicel Chiralcel OD-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/ V(i-PrOH)＝90/10, 1.0 mL/min, 254 nm; t_minor＝7.59 min, t_major＝10.88 min.

  (1R, 2R)-1, 2-二氢萘-1, 2-二丙酸酯(3ab):白色固体, 60.0 mg, 产率73%, 91% ee. [α]_D²¹－3.3 (c 0.428, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.35~7.25 (m, 3H), 7.18 (d, J＝7.3 Hz, 1H), 6.63 (d, J＝9.8 Hz, 1H), 6.22 (d, J＝6.5 Hz, 1H), 5.98 (dd, J＝9.7, 3.8 Hz, 1H), 5.65~5.62 (m, 1H), 2.43~2.31 (m, 4H), 1.20~1.12 (m, 6H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 173.7, 132.2, 131.3, 130.2, 129.0, 128.3, 127.6, 127.1, 124.5, 71.3, 70.4, 27.7, 27.6, 9.1, 9.0; HRMS calcd for C₁₆H₁₈O₄Na [M+Na]⁺: 297.1105, found 297.1097. HPLC: Daicel Chiralcel OD-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/ V(i-PrOH)＝90/10, 0.5 mL/min, 254 nm; t_major＝9.53 min, t_minor＝10.68 min.

  3.2.2   产物3aa的水解

  氮气保护下, 在干燥的圆底烧瓶中依次加入3aa (123.0 mg, 0.5 mmol), NaOMe (135.0 mg, 2.5 mmol)和8 mL无水甲醇, 室温搅拌反应, 反应完全后, 将反应液浓缩后用硅胶柱纯化, 得(1R, 2R)-1, 2-二氢萘-1, 2-二醇(4)^[17], 白色固体, 64.8 mg, 产率80%, 94% ee. m.p. 112~113 ℃; [α]_D¹⁴－2.1 (c 0.25, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 7.48 (d, J＝6.1 Hz, 1H), 7.24~7.18 (m, 2H), 7.09~7.07 (m, 1H), 6.37 (d, J＝9.8 Hz, 1H), 5.89~5.86 (m, 1H), 5.48 (d, J＝4.4 Hz, 1H), 5.22 (d, J＝3.2 Hz, 1 H), 4.54~4.51 (m, 1H), 4.23~4.21 (m, 1H); ¹³C NMR (DMSO, 100 MHz) δ: 138.6, 133.3, 132.8, 127.7, 127.6, 126.7, 126.1, 125.8, 74.1, 72.5. HPLC: Daicel Chiralcel AS-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n-hexane)/V(i-PrOH)＝90/10, 1 mL/min, 254 nm; t_major＝10.58 min, t_minor＝12.49 min.

  3.2.3   产物3aa的氢化

  在干燥的圆底烧瓶中依次加入3aa (123.0 mg, 0.5 mmol), Pd/C (135.0 mg, 5%)和5 mL无水乙醇, 室温下通入氢气反应, TLC检测反应, 反应完全后, 将反应液浓缩后用硅胶柱纯化, 得产物(1R, 2R)-1, 2, 3, 4-四氢萘- 1, 2-二乙酸酯(5)^[18], 无色油状液体, 105.4 mg, 产率85%, 94% ee. [α]_D²²－2.6 (c 0.246, CH₂Cl₂); ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.54~7.52 (m, 1H), 7.25~7.20 (m, 2H), 7.12~7.10 (m, 1H), 5.05~5.00 (m, 1H), 4.74 (t, J＝6.1 Hz, 1H), 2.97~2.84 (m, 2H), 2.44 (d, J＝5.9 Hz, 1H), 2.22~2.11 (m, 6H), 1.97~1.87 (m, 1H); ¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz) δ: 171.5, 136.6, 135.7, 128.4, 128.3, 127.9, 126.7, 75.6, 71.5, 26.8, 25.6, 21.5. The ee of 5aa was determined by HPLC analysis using Daicel Chiralcel AS-H column (25 cm×0.46 cm ID), conditions: V(n- hexane)/V(i-PrOH)＝90/10, 1 mL/min, 254 nm; t_minor＝11.06 min, t_major＝14.14 min.

  辅助材料(Supporting Information) 产物的¹H NMR、¹³C NMR、高效液相色谱谱图及化合物3aa的单晶衍射图.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

• 1. [1]

     (a) Freeman, J. P. ; Michalson, E. T. ; D'Andrea, S. V. ; Baczynskyj, L. ; VonVoigtlander, P. F. ; Lahti, R. A. ; Smith, M. W. ; Lawson, C. F. ; Scahill, T. A. ; Mizsak, S. A. ; Szmuszkovicz, J. J. Med. Chem. 1991, 34, 1891.
     (b) Jones, J. H. ; Anderson, P. S. ; Baldwin, J. J. ; Clineschmidt, B. V. ; McClure, D. E. ; Lundell, G. F. ; Randall, W. C. ; Martin, G. E. ; Williams, M. ; Hirshfield, J. M. ; Smith, G. ; Lumma, P. K. J. Med. Chem. 1984, 27, 1607.
     (c) Snyder, S. E. J. Med. Chem. 1995, 38, 2395.
     (d) Kamal, A. ; Gayatri, L. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 3359.
     (e) Welch, W. M. ; Kraska, A. R. ; Sarges, R. ; Keo, B. K. J. Med. Chem. 1984, 27, 1508.
     (f) Snyder, S. E. ; Aviles-Garay, F. A. ; Chakraborti, R. ; Nichols, D. E. ; Watts, V. J. ; Mailman, R. B. J. Med. Chem. 1995, 38, 2395.

  2. [2]

     (a) Yang, D. Q. ; Han, S. F. Chin. J. Org. Chem. 2006, 26, 1613 (in Chinese).
     (杨定乔, 韩英锋, 有机化学, 2006, 26, 1613. )
     (b) Wu, R. H. ; Yang, W. ; Cheng, G. ; Li, Y. ; Yang, D. Q. Chin. J. Org. Chem. 2016, 36, 2368 (in Chinese).
     (仵瑞华, 杨文, 程果, 李玥, 杨定乔, 有机化学, 2016, 36, 2368. )
     (c) Yang, X. ; Yang, W. ; Deng, Y. Y. ; Yang, D. Q. Chin. J. Org. Chem. 2017, 37, 2512 (in Chinese).
     (杨新, 杨文, 邓颖颍, 杨定乔, 有机化学, 2017, 37, 2512. )

  3. [3]

     (a) Murakami, M. ; Igawa, H. Chem. Commun. 2002, 390.
     (b) Lautens, M. ; Dockendorff, C. ; Fagnou, K. ; Malicki, A. Org. Lett. 2002, 4, 1311.
     (c) Lautens, M. ; Dockendorff, C. Org. Lett. 2003, 5, 3695.
     (d) Zhang, T. -K. ; Mo, D. -L. ; Dai, L. -X. ; Hou, X. -L. Org. Lett. 2008, 10, 3689.
     (e) Tsui, G. C. ; Tsoung, J. ; Dougan, P. ; Lautens, M. Org. Lett. 2012, 14, 5542.
     (f) Pan, X. -J. ; Huang, G. -B. ; Long, Y. -H. ; Zuo, X. -J. ; Xu, X. ; Gu, F. -L. ; Yang, D. -Q. J. Org. Chem. 2014, 79, 187.

  4. [4]

     Bos, P. H.; Rudolph, A.; Perez, M.; Fans-Mastral, M.; Harutyunyan, S. R.; Feringa, B. L. Chem. Commun. 2012, 48, 1748. doi: 10.1039/c2cc16855c

  5. [5]

     (a) Lautens, M. ; Renaud, J. L. ; Hiebert, S. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1804.
     (b) Lautens, M. ; Hiebert, S. ; Renaud, J. -L. Org. Lett. 2000, 2, 1971.
     (c) Lautens, M. ; Hiebert, S. ; Renaud, J. -L. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6834.
     (d) Bertozzi, F. ; Pineschi, M. ; Macchia, F. ; Arnold, L. A. ; Minnaard, A. J. ; Feringa, B. L. Org. Lett. 2002, 4, 2703.
     (e) Li, M. ; Yan, X. -X. ; Hong, W. ; Zhu, X. -Z. ; Cao, B. -X. ; Sun, J. ; Hou, X. -L. Org. Lett. 2004, 6, 2833.
     (f) Cabrera, S. ; Array_s, R. G. ; Alonso, I. ; Carretero, J. C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17938.
     (g) Imamoto, T. ; Saitoh, Y. ; Koide, A. ; Ogura, T. ; Yoshida, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 8636.
     (h) Yoshida, K. ; Toyoshima, T. ; Akashi, N. ; Imamoto, T. ; Yanagisawa, A. Chem. Commun. 2009, 2923.
     (i) Ito, S. ; Itoh, T. ; Nakamura, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 454.
     (j) Endo, K. ; Tanaka, K. ; Ogawa, M. ; Shibata, T. Org. Lett. 2011, 13, 868.

  6. [6]

     (a) Lautens, M. ; Ma, S. -H. J. Org. Chem. 1996, 61, 7246.
     (b) Arrays, R. G. ; Cabrera, S. ; Carretero, J. C. Org. Lett. 2003, 5, 1333.
     (c) Zhang, W. ; Wang, L. -X. ; Shi, W. -J. ; Zhou, Q. -L. J. Org. Chem. 2005, 70, 3734.
     (d) Arrays, R. G. ; Cabrera, S. ; Carretero, J. C. Synthesis 2006, 1205.

  7. [7]

     (a) Millet, R. ; Gremaud, L. ; Bernardez, T. ; Palais, L. ; Alexakis, A. Synthesis 2009, 2101.
     (b) Millet, R. ; Bernardez, T. ; Palais, L. ; Alexakis, A. Tetrahedron Lett. 2009, 50, 3474.

  8. [8]

     (a) Lautens, M. ; Fagnou, K. ; Rovis, T. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5650.
     (b) Lautens, M. ; Fagnou, K. ; Taylor, M. ; Rovis, T. J. Organomet. Chem. 2001, 624, 259.
     (c) Lautens, M. ; Sxhmid, G. A. ; Chau, A. J. Org. Chem. 2002, 67, 8043.
     (d) Tsui, G. C. ; Dougan, P. ; Lautens, M. Org. Lett. 2013, 15, 2652.

  9. [9]

     (a) Lautens, M. ; Fagnou, K. ; Taylor, M. Org. Lett. 2000, 2, 1677.
     (b) Lautens, M. ; Fagnou, K. ; Hiebert, S. Acc. Chem. Res. 2003, 36, 48.
     (c) Lautens, M. ; Fagnou, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 5455.

  10. [10]

      (a) Lautens, M. ; Fagnou, k. Tetrahedron 2001, 57, 5067.
      (b) Long, Y. -K. ; Li, X. -L. ; Pan, X. -J. ; Ding, D. -D. ; Xu, X. ; Zuo, X. -J. ; Yang, D. -Q. ; Wang, S. -Y. ; Li, C. -R. Catal. Lett. 2013, 144, 419.

  11. [11]

      (a) Lautens, M. ; Fagnou, K. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7170.
      (b) Lautens, M. ; Fagnou, K. ; Zunic, V. Org. Lett. 2002, 4, 3465.
      (c) Lautens, M. ; Fagnou, K. ; Yang, D. Q. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14884.
      (d) Cho, Y. H. ; Zunic, V. ; Senboku, H. ; Olsen, M. ; Lautens, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6837.
      (e) Cho, Y. H. ; Tseng, N. W. ; Senboku, H. ; Lautens, M. Synthesis 2008, 15, 2467.
      (f) Cho, Y. H. ; Fayol, A. ; Lautens, M. Tetrahedron: Asymmetry 2006, 17, 416.
      (g) Dockendorff, C. ; Jin, S. ; Olsen, M. ; Lautens, M. ; Coupal, M. ; Hodzic, L. ; Spear, N. ; Payza, K. ; Walpole, C. ; Tomaszewaki, M. J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 1228.
      (h) Webster, R. ; Boing, C. ; Lautens, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 444.
      (i) Long, Y. H. ; Zhao, S. Q. ; Zeng, H. P. Catal. Lett. 2010, 138, 124.
      (j) Webster, R. ; Boyer, A. ; Fleming, M. J. ; Lautens, M. Org. Lett. 2010, 12, 5418.
      (k) Boyer, A. ; Lautens, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 7346.

  12. [12]

      Tsui, G. C.; Lautens, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5400. doi: 10.1002/anie.201200390

  13. [13]

      Zhang, L.; Christine, M, L.; Lautens, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 5951 doi: 10.1002/anie.201400218

  14. [14]

      (a) Liu, S. -S. ; Li, S. -F. ; Chen, H. -L. ; Yang, Q. -J. ; Xu, J. -B. ; Zhou, Y. -Y. ; Yuan, M. -L. ; Zeng, W. -M. ; Fan, B. -M. Adv. Synth. Catal. 2014, 356, 2960.
      (b) Fan, B. -M. ; Li, S. -F. ; Chen, H. -L. ; Lu, Z. -W. ; Liu, S. -S. ; Yang, Q. -J. ; Yu, L. Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 2837.

  15. [15]

      (a) Fan, B. -M. ; Yang, Q. -J. ; Hu, J. ; Fan, C. -L. ; Li, S. -F. ; Yu, L. ; Huang, C. ; Tsang, W. -W. ; Kwong, F. -Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 7821.
      (b) Hu, J. ; Yang, Q. -Y. ; Xu, J. -B. ; Huang, C. ; Fan, B. -M. ; Wang, J. ; Lin, C. -Y. ; Bian, Z. -X. ; Chan, A. S. C. Org. Biomol. Chem. 2013, 11, 814.
      (c) Hu, J. ; Yang, Q. -J. ; Yu, L. ; Xu, J. -B. ; Liu, S. -S. ; Huang, C. ; Wang, L. ; Zhou, Y. -Y. ; Fan, B. -M. Org. Biomol. Chem. 2013, 11, 2294;

  16. [16]

      (a) Chen, J. -C. ; Liu, S. -S. ; Zhou, Y. -Y. ; Li, S. -F. ; Lin, C. -Y. ; Bian, Z. -X. ; Fan, B. -M. Organometallics 2015, 34, 4318.
      (b) Yu, L. ; Zhou, Y. -Y. ; Xu, X. ; Li, S. -F. ; Xu, J. -B. ; Fan, B. -M. ; Lin, C. -Y. ; Bian, Z. -X. ; Chan, A. S. C. Tetrahedron Lett. 2014, 55, 6315.
      (c) Lu, Z. -W. ; Wang, J. ; Han, B. -Q. ; Li, S. -F. ; Zhou, Y. -Y. ; Fan, B. -M. Adv. Synth. Catal. 2015, 357, 3121.
      (d) Xu, X. ; Chen, J. -C. ; He, Z. -X. ; Zhou, Y. -Y. ; Fan, B. -M. Org. Biomol. Chem. 2016, 14, 2480.
      (e) Li, S. -F. ; Chen, H. -L. ; Yang, Q. -J. ; Yu, L. ; Fan, C. -L. ; Zhou, Y. -Y. ; Wang, J. ; Fan, B. -M. Asian J. Org. Chem. 2013, 2, 494.
      (f) Li, S. -F. ; Xu, J. -B. ; Fan, B. -M. ; Lu, Z. -W. ; Zeng, C. -Y. ; Bian, Z. -X. ; Zhou, Y. -Y. ; Wang, J. Chem. -Eur. J. 2015, 21, 9003.
      (g) Yang, F. ; Chen, J. -C. ; Xu, J. -B. ; Ma, F. -J. ; Zhou, Y. -Y. ; Shinde, M. V. ; Fan, B. -M. Org. Lett. 2016, 18, 4832.
      (h) Zhou, Y. -Y. ; Gu, C. -P. ; Chen, J. -C. ; Zhu, M. -N. ; Yang, F. ; Xu, J. -B. ; Fan, B. -M. Adv. Synth. Catal. 2016, 358, 3167.

  17. [17]

      Tsui, G. C.; Lautens, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5400. doi: 10.1002/anie.201200390

  18. [18]

      Hayashi, M.; Takezaki, H.; Hashimoto, Y.; Takaoki, K.; Saigo, K. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 7529. doi: 10.1016/S0040-4039(98)01637-2

• 

  图 1  化合物3ga单晶衍射

  Figure 1  The single crystal x-ray of 3ga

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图式 1  产物3aa的转化

  Scheme 1  Derivatization of the product 3aa

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图式 2  开环反应可能的机理

  Scheme 2  Proposed mechanism for the ARO reaction

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  表 1  配体和金属铑的筛选^a

  Table 1.  Screening of chiral ligands and Rhodium precursors

  Entry	[Rh]	Ligand	Time/h	Yieldb/%	eec/%
  1	[Rh(COD)Cl]2	(R)-Binap	12	48	60
  2	[Rh(COD)Cl]2	(R, R)-Diop	70	17	64
  3	[Rh(COD)Cl]2	(R, S)-Josiphos	55	18	75
  4	[Rh(COD)Cl]2	(R, S)-PPF-PtBu2	12	85	81
  5	[Rh(COD)Cl]2	(R, R)-BDPP	41	18	81
  6	[Rh(COD)Cl]2	(S)-NMDPP	39	57	59
  7	[Rh(NBD)Cl]2	(R, S)-PPF-PtBu2	13	87	83
  8	[RhCp*Cl2]2	(R, S)-PPF-PtBu2	13	76	78
  9	Rh(COD)2BF4	(R, S)-PPF-PtBu2	16	92	95
  10	[Rh(COD)2]OTf	(R, S)-PPF-PtBu2	18	88	95
  11	RhCl3•3H2O	(R, S)-PPF-PtBu2	18	78	79
  a Reaction conditions: 1a (0.3 mmol), 2 (0.6 mmol), [Rh] (5.0 mol%), ligand (6.0 mol%), NEt3 (0.6 mmol), DCE (2.0 mL). b Isolated yield. cee were determined by chiral HPLC using Chiralcel AS-H column.

  下载: 导出CSV

  表 2  反应条件优化^a

  Table 2.  Optimization of reaction conditions

  Entry	Temp./℃	Base	Solvent	Time/h	Yieldb/%	ee c/%
  1	70	—	DCE	NR	NR	NR
  2	70	Li2CO3	DCE	30	40	95
  3	70	Na2CO3	DCE	3.5	45	95
  4	70	K2CO3	DCE	30	94	95
  5	70	Cs2CO3	DCE	30	50	94
  6	70	NaOtBu	DCE	3.5	46	97
  7	70	K2CO3	THF	30	NR	—
  8	70	K2CO3	Toluene	30	NR	—
  9	70	K2CO3	DMF	30	NR	—
  10	70	K2CO3	MeCN	30	NR	—
  11	70	K2CO3	DCM	27	40	87
  12	60	K2CO3	DCE	29	87	94
  13	80	K2CO3	DCE	18	75	89
  a Reaction conditions: 1a (0.3 mmol), 2 (0.6 mmol), Rh(COD)2BF4 (5.0 mol%), (R, S)-PPF-PtBu2 (6.0 mol%), base (0.6 mmol), solvent (2.0 mL). b Isolated yield. c ee were determined by chiral HPLC using Chiralcel AS-H column.

  下载: 导出CSV

  表 3  底物适用范围考察^a

  Table 3.  Substrate scope of asymmetric ring opening reaction

  Entry	Oxabenzonorbornadiene	Product	Time/h	Yield b/%	eec/%
  1			6	90	94
  2			7	94	94
  3			3	90	95
  4			4	90	93
  5			3	93	92
  6			8	25	91
  7			23	70	91
  8			72	NR	/
  a Reaction conditions: 1a (0.3 mmol), 2 (0.6 mmol), [Rh] (5.0 mol%), (R, S)-PPF-PtBu2 (6.0 mol%), K2CO3 (0.6 mmol), DCE (2.0 mL). b Isolated yield. c ee were determined by chiral HPLC using Chiralcel AS-H, AD-H, OD-H and OJ-H column.

  下载: 导出CSV
•