聚酮类天然产物中广泛存在连续的立体中心结构,传统合成方法往往步骤繁琐、立体控制困难。过渡金属催化的C–H键官能团化为直接构建此类骨架提供了高效策略,但以往研究主要集中于芳香C–H键的反应,而对烯基C–H键的高效、高选择性串联加成反应研究仍较为有限,产率普遍偏低(仅40–50%),且缺乏系统的方法与机制研究。在此,耶鲁大学(Yale University)Jonathan A. Ellman课题组首次报道了在蓝光LED照射下,Cp*Co(III)催化烯基C(sp²)-H键对二烯和醛的连续加成反应,反应可生成具有两个额外C-C σ键的产物,同时以高选择性引入相邻的立体中心。在优化条件下,观察到广泛的芳香族和脂肪族醛类均可被转化,包括通过非环状立体控制实现对手性醛的连续C–H键加成反应,且在易发生消旋化的醛羰基α位手性中心处未发生任何差向异构化。本文研究亮点:

1. 高效产率与可见光关键作用在优化条件下,反应产率最高可达91%(如产物4g),且蓝光照射对反应效率至关重要。无光照时,标准反应产率降至20%,而在20℃无光照下仅得7%。

2. 广泛底物适用性与高官能团兼容性方法可兼容含氯、酯基、羟基、邻位取代、杂环等多种取代的芳香醛及脂肪醛,脂肪醛类产率普遍达51–82%,手性醛参与下实现了非环立体控制,且无差向异构化。

3. 重要天然产物合成应用成功将产物快速转化为大环内酯天然产物Nannocystin Ax 的关键中间体,并通过两步反应以76%总收率高效合成了含六个立体中心的复杂手性分子,立体纯度高达99:1 er。

【ACS Catal.】耶鲁大学Ellman:可见光催化烯基C–H键对二烯和醛的加成反应—用于合成与聚酮类天然产物相关的骨架结构

该研究不仅发展了一种高效、高选择性的烯基C–H键顺序加成反应方法,为聚酮类天然产物的合成提供了实用策略,还通过深入的机理分析揭示了烯基与芳香C–H键在钴催化中的不同行为

图1.  反应背景和本文工作(图片来源:ACS Catal.

图2.  反应优化(图片来源:ACS Catal.

图3.  反应范围(图片来源:ACS Catal.

图4.  反应范围(图片来源:ACS Catal.

图5.  产物衍生化研究(图片来源:ACS Catal.

图6.  机制研究(图片来源:ACS Catal.