西北农林科技大学陈自胜副教授课题组Org. Lett.：Rh(II)/Pd(0)双催化高效合成C2-季碳中心的3(2H)-呋喃酮

导语

含有C2-季碳中心的3(2H)-呋喃酮广泛存在于各种具有生物活性的天然产物分子中，例如Pseurotin A、Jatrophone和Hyperolactone C等。近日，陈自胜副教授课题组通过其建立的Rh(II) /Pd(0) 双催化体系，实现了α-重氮-δ-酮-酯的环化和烯丙基烷基化反应，高效合成了具有C2-季碳中心的3(2H)-呋喃酮。相关成果在线发表于Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.1c03469）。

陈自胜副教授课题组简介

课题组主要致力于金属卡宾构建季碳中心研究。建立并发展了Rh(II)/Pd(0)双催化体系，多样性合成了各种含季碳中心的化合物：其中包括含季碳中心的四元环内酯，2-位季碳中心的苯并3(2H)-呋喃酮，3-位季碳中心的氧化吲哚和α-季碳-β-酮酸酯（图1）。

图1. Rh(II)/Pd(0) 双催化构建季碳中心（来源：Org. Lett.）

陈自胜副教授简介

陈自胜，博士，副教授。2008年本科毕业于陕西师范大学。2013年于兰州大学获博士学位，同年加入西北农林科技大学。2014年12月-2015年12月于韩国梨花女子大学从事博士后研究。2018年9月-2019年7月于北京大学做访问学者。2016年被评为西北农林科技大学“优秀教师”，2017年入选西北农林科技大学的“青年英才”培育计划。2020年获得西北农林科技大学—青年教师讲课比赛“二等奖”。目前主持国家自然科学基金面上项目1项，已完成国家青年基金，陕西省基金和中央高校基本科研业务费等6项。迄今为止，以第一作者及通讯作者在Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Catal.、Org. Lett.、Chem. Commun.、Adv. Synth. Catal.、Chem. Eur. J.、J. Org. Chem.等国际知名期刊上发表论文15篇。

前沿科研成果

Rh (II)/Pd (0) 双催化高效合成C2-季碳中心的3(2H)-呋喃酮

双金属催化由于其协同效应，相比单金属催化，表现出优异的催化反应性能。近年双金属催化是催化领域的研究热点。陈自胜副教授课题组首次建立并发展了Rh(II)/Pd(0)双催化体系（Org. Lett. 2016, 18, 5876-5879；ACS Catal. 2016, 6, 4914-4919；ACS Catal. 2017, 7,7902-7907）。羰基叶立德是高反应活性的1,3-偶极子，广泛应用于[3+n]环加成反应，但羰基叶立德参与的烯丙基烷基化反应鲜有报道。本文作者采用α-重氮-δ-酮酯和烯丙基酯为底物，通过Rh(II)/Pd(0)双催化，在温和条件下，高效合成了C2-季碳中心3(2H)-呋喃酮产物3（图2）。
图2. Rh(II)/Pd(0)双催化α-重氮-δ-酮-酯1和烯丙基碳酸叔丁酯2a的反应（来源：Org. Lett.）
作者还探索了α-重氮-δ-酮-酯1a和MBH碳酸酯2为底物，以高的化学、区域和立体选择性合成了C2-季碳中心的3(2H)-呋喃酮产物4（图3）。并进一步对产物进行了克级规模和衍生化研究。

图3. Rh(II)/Pd(0)双催化α-重氮-δ-酮-酯1a和MBH碳酸酯2的反应（来源：Org. Lett.）
最后，为了研究该反应机理，作者进行了控制性实验研究，并对反应机理进行了合理推测：在铑催化循环中，Rh(II)催化剂与α-重氮-δ-酮-酯形成高活性的铑卡宾中间体B，然后发生分子内亲核反应形成羰基叶立德C-1或其烯醇式C-2，快速的质子转移生成中间体D-1或D-2。在钯催化循环中，Pd(0)配合物A与MBH酯2发生氧化加成得到π-烯丙基Pd(II)中间体E，高反应性的3-羟基-呋喃D-2对π-烯丙基Pd(II)中间体E位阻较小的C3位亲核进攻，生成目标产物4（图4）。

图4. 反应机理（来源：Org. Lett.）
综上，该工作通过Rh(II)/Pd(0)双催化，在温和条件下，以高的化学、区域和立体选择性合成了各种C2-季碳中心的3(2H)-呋喃酮产物。

该研究工作主要由陈自胜副教授课题组2021届硕士研究生周倩倩完成，并得到课题组其他研究生和本科生协助。研究工作得到国家自然科学基金（22171228）、陕西省自然科学基金（2019JQ647）和西北农林科技大学“青年英才”项目（2452017034）的支持。

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