通訊單位：中國科學院上海有機化學研究所

DOI: 10.1126/science.abd6095

背景介紹

烯烴的Z型幾何異構體（Z-烯烴）是自然界中廣泛觀察到的基本結構基序，其中每個碳上的大取代基位於中心鍵的同一側。然而，在熱力學上Z-烯烴不如E-烯烴穩定，使得其高效和高選擇性的合成成為有機化學中一項具有挑戰性的任務。目前，獲得Z-烯烴的常用方法有：E-烯烴的光致異構化、反應性葉立德的Wittig烯烴化、鉬或釕催化劑的Z-選擇性交叉複分解、炔烴的半氫化、Z-保留交叉偶聯以及Z-烯丙基硼親核試劑對酮和亞胺的不對稱加成反應。然而，用於合成光學活性Z-烯烴產品的類似反應鮮有報道。

本文亮點

本文報道了一種Ir催化的不對稱烯丙基取代反應，保留Z-烯烴的幾何形狀，同時建立一個相鄰的四元立體中心。在異構化為熱力學上更穩定的syn-p-allyl-iridium之前，已觀察到瞬時anti-p-allyl-iridium中間體的形成及其被外部親核試劑捕獲。這些結果為手性Z-烯類化合物的製備提供了一種有前景的方法。

圖文解析

具有烯丙基立體中心的Z-烯烴經常嵌入各種天然產物和生物活性分子中，因此引起了人們的極大興趣（圖1A）。在這方面，由過渡金屬如Mo、Pd、Ir和Rh催化的不對稱烯丙基取代反應可用於在均烯丙基位置構建碳-碳和碳雜原子鍵（圖1B），而透過過渡金屬催化的不對稱烯丙基取代反應來高效合成Z-烯烴並不常見。

▲圖1 過渡金屬催化不對稱烯丙基取代反應合成Z-烯烴的策略

首先，作者研究了N-甲基色氨酸1a與Z-肉桂基衍生物的不對稱烯丙基脫芳構化反應。Z-保留不對稱烯丙基取代反應具有不同的官能團相容性和廣泛的底物範圍，其中包括各種色氨酸、色胺類和吲哚類底物以吲哚為底物，以2A為偶聯劑，成功地製備了含碳基的親核吲哚底物，幾乎所有反應的Z/E比都大於20:1。結果表明，該反應具有非常優異的官能團相容性、廣泛的底物範圍和立體選擇性。

▲圖2 Ir催化吲哚衍生物Z-保留的不對稱烯丙基取代反應的底物範圍

接下來，作者闡述了保持Z不對稱烯丙基取代反應的眾多產物是如何容易地在不同的下游轉化的。例如，Z-3aS的Z-乙烯碘化物與芳基硼酸和有機鋅試劑4和5反應。這為Z-3aV合成Z-3aZ提供了一條新的途徑，產物收率為82~93%，這是直接不對稱的Z-保留烯丙基取代反應所不能得到的產物。

▲圖3 與Ir催化的Z-保留不對稱烯丙基取代反應產物在後續反應中得到的代表性產物

▲圖4 反應機理

最後，作者探索了Ir催化的Z-保留不對稱烯丙基取代反應對其他親核試劑的拓展。除了由Carreira型手性（磷醯胺，烯烴）配體組成的Ir催化劑在酸性條件下促進反應外，由Feringa型手性磷醯胺配體衍生的Ir催化劑（通常在鹼性條件下使用）也證明與該反應的相容性。因此，除了色氨醇和色胺外，還可以使用多種親核物質。圖5總結了烷基Z-烯丙基乙酸酯9的Ir催化的Z-保留不對稱烯丙基取代反應的結果。

▲圖5 Ir催化α-氨基酸衍生物的Z-保留不對稱烯丙基取代反應的底物範圍。

小結

研究結果表明，在不對稱的烯丙基取代反應中，所提出的方案具有容納各種前手性親核試劑的潛力，因此有望發展成為一種廣泛實用的合成手性Z-烯烴的方法。

原文連結：

https://science.sciencemag.org/content/371/6527/380

作者簡介

遊書力

遊書力，研究員，現為中科院上海有機所金屬有機國家重點實驗室主任。1992年9月-1996年7月，本科，南開大學；1996年9月-2001年7月，碩博研究生（導師：戴立信院士），中科院上海有機所。

目前的研究興趣包括：不對稱催化，合成方法，天然產物合成以及藥物化學。發表了260多篇經同行評審的論文，編輯了兩本書，並作為共同發明人申請了30多項中國專利。論文被引用總次數超過18000，h指數80（截至2020年9月）。2021年開始，任JACS副主編。

獲獎及榮譽：

2019 年度科學探索獎

2017/2018 Novartis Chemistry Lectureship

2017年度國家自然科學獎二等獎（第一完成人）

2016年度上海市自然科學獎二等獎（第一完成人）

2016年度何梁何利基金青年創新獎

阿斯利康傑出化學獎、英國皇家化學會默克獎等等

主頁：

http://shuliyou.sioc.ac.cn/