2-吲哚甲醇与邻亚甲基醌的催化不对称[4+3]环化反应

引用本文: 刘路, 张俊良. 2-吲哚甲醇与邻亚甲基醌的催化不对称[4+3]环化反应[J]. 有机化学, 2019, 39(11): 3308-3309. doi: 10.6023/cjoc201900004 shu

Citation: Liu Lu, Zhang Junliang. Catalytic Asymmetric[4+3] Cyclizations of 2-Indolylmethanols with ortho-Quinone Methides[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2019, 39(11): 3308-3309. doi: 10.6023/cjoc201900004 shu

2-吲哚甲醇与邻亚甲基醌的催化不对称[4+3]环化反应

刘路 ^{b,
,} ,
张俊良 ^{a,b,
,}

a.
复旦大学化学系上海 200438
b.
华东师范大学化学与分子工程学院上海分子治疗与新药创制工程技术研究中心上海 200062

通讯作者: 刘路, lliu@chem.ecnu.edu.cn; 张俊良, junliangzhang@fudan.edu.cn

English

邻亚甲基醌是一类非常有用的有机合成砌块, 被广泛地应用在一些手性含氧骨架的构建中^[1].利用手性催化剂, 可以很好地实现其参与的不对称共轭加成反应^[1]、[4+1]环化反应^[3]和[4+2]环化反应^[4].由于手性七元环的合成更具有挑战性, 邻亚甲基醌参与的不对称[4+3]环化反应^[5]鲜有报道(Scheme 1).

图式 1

图式 1. 邻亚甲基醌参与的催化不对称反应

Scheme 1. Catalytic asymmetric reactions of o-QMs

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近年来, 吲哚甲醇作为一种有效的3C合成子, 被广泛应用在催化不对称[3+2]和[3+3]环化反应中, 尤其是在手性Brønsted酸催化下可以参与多种反应. 2012年, Wu课题组^[6]报道了二烯和3-吲哚甲醇的外消旋[4+3]环加成反应.由于对中环的合成, 无论是控制化学选择性还是控制立体选择性都比较困难, 直到2018年, Masson课题组^[7]才利用手性磷酸实现了该反应的不对称催化.相对于3-吲哚甲醇的反应而言, 2-吲哚甲醇的研究比较少.这是因为3-吲哚甲醇在酸催化下容易脱掉一分子水, 生成较稳定的烯基亚胺阳离子, 容易发生这类环加成反应.但是, 2-吲哚甲醇脱水以后形成的是一种2-氨基烯丙基阳离子, 同时吲哚环上剩余的位点是亲核性非常强的3号位, 如何调控这种结构的反应活性具有一定的挑战性.最近, 江苏师范大学化学与材料科学学院石枫课题组^[8]在对2-吲哚甲醇参与的不对称取代反应以及环化反应的较为系统的研究基础上, 设想在手性磷酸的作用下, 邻羟基苄醇可以原位生成邻亚甲基醌, 接受2-吲哚甲醇3位进攻, 生成中间体A, 产生手性中心; 进一步在酸催化下, 2-吲哚甲醇脱掉羟基形成烯丙基阳离子, 接着发生分子内的关环反应得到手性的七元环(Scheme 2)^[9].

图式 2

图式 2. 催化不对称[4+3]环化反应的设计

Scheme 2. Design of the catalytic asymmetric [4+3] cyclization

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基于这样的设想, 他们使用手性磷酸为催化剂, 以邻羟基苄醇和2-吲哚甲醇为原料, 顺利地得到七元环的产物.经过条件筛选, 可以得到大于90% ee的对映选择性.通过底物的适用反应研究发现这个反应有比较好的普适性.值得一提的是, 邻羟基取代的对亚甲基醌和2-吲哚甲醇也可以在手性磷酸催化下发生不对称[4+3]环化反应, 生成手性含氧七元环.控制实验表明, 在这个反应中, 吲哚的N—H非常重要, 会与催化剂形成氢键, 从而控制反应的立体构型.利用HRMS也可以检测到上述中间体A, 所以提出的机理应该是合理的.

总之, 石枫课题组发展了一种邻亚甲基醌和2-吲哚甲醇的催化不对称[4+3]环化反应, 可以很方便地构建手性含氧七元环骨架.这个反应不仅丰富了亚甲基醌和吲哚甲醇的化学, 同时也是一种有效的构建手性苯并七元含氧杂环的方法.
1. [1]
  Yang, B.; Gao, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 47, 7926.
2. [2]
  Zhao, W.; Wang, Z.; Chu, B.; Sun, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 1910.
3. [3]
  Zhou, T.; Xia, T.; Liu, Z.; Liu, L.; Zhang, J. Adv. Synth. Catal. 2018, 360, 4475.
4. [4]
  El-Sepelgy, O.; Haseloff, S.; Alamsetti, S. K.; Schneider, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 7923.
5. [5]
  For racemic[4+3] version, see: Mei, G.-J.; Zhu, Z.-Q.; Zhao, J.-J.; Bian, C.-Y.; Chen, J.; Chen, R.-W.; Shi, F. Chem. Commun. 2017, 53, 2768.
6. [6]
  Han, X.-P.; Li, H.; Hughes, R. P.; Wu, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 10390.
7. [7]
  Gelis, C.; Levitre, G.; Merad, J.; Retailleau, P.; Neuville, L.; Masson, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 12121.
8. [8]
  For a review: Mei, G.-J.; Shi, F. J. Org. Chem. 2017, 82, 7695.
9. [9]
  Sun, M.; Ma, C.; Zhou, S.-J.; Lou, S.-F.; Xiao, J.; Jiao, Y.; Shi, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 8703.
图式 1 邻亚甲基醌参与的催化不对称反应

Scheme 1 Catalytic asymmetric reactions of o-QMs

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图式 2 催化不对称[4+3]环化反应的设计

Scheme 2 Design of the catalytic asymmetric [4+3] cyclization

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