【人物与科研】华东师范大学汪日新教授课题组：苯偶酰与吡喃盐的还原(3+2)环化反应

导语

近些年来，邻-二羰基化合物与三价膦试剂的氧化还原加合物成为一类非常重要的α-羰基卡宾类似物，被用于一系列有别于传统的环丙烷化、环氧化等环化反应，例如(1+4)环化反应构建二氢呋喃环。但是，目前已报道的环化反应中，这类活性中间体主要衍生于α-酮酸酯，也仅限于用作C1合成模块。近日，华东师范大学汪日新教授课题组利用苯偶酰类化合物衍生的膦加合物中羰基氧较强的亲核能力引发的后续重排反应成功挖掘了这类活性中间体的C3合成模块功能，发现了该类加合物活性中间体与吡喃盐的还原(3+2)环化反应。值得指出的是，该反应在温和的反应条件下立体选择性地合成了具有挑战性的顺式查尔酮的多取代呋喃类似物。相关成果发表于Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.9b02182）。

汪日新教授简介

汪日新（Sunewang R. Wang），华东师范大学教授，博士研究生导师，华东师范大学“紫江”青年学者，德国洪堡学者。主要从事元素有机及金属有机化学研究。2006年于上海交通大学获学士学位，2009年于中国科学院上海有机化学研究所获硕士学位，2012年于香港中文大学获博士学位。随后分别在美国PSU、UCSD和德国维尔茨堡大学从事博士后研究。2018年6月加入华东师范大学-中国科学院上海有机化学研究所庄长恭研究所。迄今为止，在J. Am. Chem. Soc.和 Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表SCI论文10篇（署名：Sunewang R. Wang）。因科研工作需要，该课题组正在诚聘博士后1名和研究助理若干名。更多信息，请关注课题组网页：https://faculty.ecnu.edu.cn/s/3887/main.jspy。

前沿科研成果

苯偶酰与吡喃盐的还原(3+2)环化反应

为了避免三价膦与吡喃盐之间反应的干扰，作者先将P(NMe₂)₃和苯偶酰溶解于乙腈溶剂中，然后将吡喃盐加入到反应液中（图 1）。反应体系立即由浅黄色变成红色。数分钟后，反应析出沉淀。通过柱层析分离得到63%收率的黄色固体，其结构由其类似产物的晶体衍射数据确证为呋喃取代的顺式查尔酮。鉴于原料苯偶酰不能完全转化，作者转而以吡喃盐为限量试剂对反应条件进行优化。当使用1.2当量苯偶酰和1.1当量P(NMe₂)₃时，作者能够以70%的产率分离得到目标化合物4（表1）。

图1. P(NMe₂)₃介导的苯偶酰与2,6-二苯基吡喃盐的反应

（来源：Org. Lett.）

 表1. 条件优化

（来源：Org. Lett.）

在确定最优反应条件后，作者首先对2,6-二取代吡喃盐的底物范围进行了研究（图2）。尽管较富电子的芳环取代的吡喃盐反应效率稍差，但多数对位、间位及邻位官能团化的芳香取代和烷基取代的吡喃盐和苯偶酰反应都能获得中等到良好的收率。

图2. 吡喃盐的底物范围

（来源：Org. Lett.）

接下来，作者对对称及不对称的苯偶酰的底物适用性进行了研究。不同于吡喃盐的取代基效应，苯偶酰的取代基表现出很明显的电子效应和立体位阻效应（图3）。具体而言，对位或间位的烷基、卤代以及炔基取代的苯偶酰表现出同未取代苯偶酰相似的反应活性。但是，4,4'-二甲氧基苯偶酰活性很低；而且双邻位取代的苯偶酰则几乎不反应。利用该反应显著的取代基效应，作者研究了不对称的苯偶酰的选择性环化反应，进一步拓展了产物结构的多样性。需要指出的是，该反应目前还仅限于苯偶酰类邻-二羰基化合物。

图3. 苯偶酰的底物范围

（来源：Org. Lett.）

尽管该环化反应发生在吡喃盐的2,3-位双键上，但是4-位取代的吡喃盐不能发生该(3+2)环化反应。例如，2,4,6-三苯基吡喃盐在反应条件下发生了水解反应（式1）。考虑到4-位取代基的重要性，作者提出了经历3,4-位双键环丙烷化中间体的可能反应机理（图4）。虽然作者没能分离或检测到其中涉及的反应中间体，但是作者通过三氟甲磺酸促进的环丙烷基炔酮的亲电环化反应现场生成环丙烷并3,4-二氢吡喃盐中间体，间接证明了所提反应机理的可行性（图5）。

（来源：Org. Lett.）

图4. 可能的反应机理

（来源：Org. Lett.）

图5. 环丙基炔酮的制备及其TfOH-促进的反应

（来源：Org. Lett.）

这一成果近期发表在Organic Letters上（DOI: 10.1021/acs.orglett.9b02182），文章作者是：Pengwei Tan（谭鹏伟），Sunewang R. Wang*（汪日新）。该研究工作得到了华东师范大学的资助。

关于人物与科研

在科技元素在经济生活中日益受到重视的今天，中国迎来了“科学技术爆发的节点”。科技进步的背后是无数科学家的耕耘。在化学领域，在追求创新驱动的大背景下，国际合作加强，学成归国人员在研发领域的影响日益突出，国内涌现出众多非常优秀的课题组。为此，CBG资讯采取1+X报道机制，CBG资讯、ChemBeanGo APP、ChemBeanGo官方微博、CBG微信订阅号等平台合力推出“人物与科研”栏目，走近国内颇具代表性的课题组，关注他们的研究，倾听他们的故事，记录他们的风采，发掘他们的科研精神。欢迎联系：[e-mail]