【科研速递】材化学院张坚教授团队在芳基烯烃的α-/β-碳氢官能团化——复杂多烯的选择性合成研究上取得新进展

来源：杭州师范大学时间：2024-09-20 16:28:01

近日，我校材料与化学化工学院张坚教授团队等在芳基烯烃的α-/β-碳氢官能团化——复杂多烯的选择性合成研究上取得新进展，相关研究成果以题为Stereoselective Synthesis of Complex Polyenes through Sequential α-/β-C−H Functionalization of trans-Styrenes发表于国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition（IF = 16.6）上。

烯烃是来源广泛的大宗化学品，通过烯基C-H官能团化可以高效合成各类烯烃衍生物。导向基作用下烯烃的C-H官能团化可以用于多取代烯烃的E/Z选择性合成，反应经历了endo-或exo-型金属杂环中间体。这类反应通常局限于以二取代烯烃为底物（1,1-和Z-二取代烯烃），通过导向基作用下的一步烯基C-H官能团化，合成三取代烯烃。由于导向基的空间邻近不允许，该三取代烯烃不可能进一步发生C-H官能团化合成四取代烯烃。同时，这类二取代烯烃如1,1-二取代烯烃和Z-二取代烯烃，导向基作用下的C-H活化反应位点只有一个，因此没有真正解决烯基C-H官能团化的选择性问题。此外，E-烯烃的选择性α碳氢官能团化，需要经历较高能量的exo-型金属杂环中间体，挑战大因而尚未见相关报道。再者，导向基的安装/脱除步骤费时费力，所以一个导向基作用下的多步C-H官能团化可以显著提高合成效率，但是这方面的报道不多。

选择性烯基碳氢官能团化研究

在前期研究基础上（Chem. Soc. Rev., 2021, 50, 3263；Nat. Commun. 2019, 10, 5109；Chem. Record. 2023, e202300012；Org. Chem. Front., 2022, 9, 4834；Org. Lett. 2019, 21, 4868），研究人员成功发现了E-苯乙烯的选择性α-/β-C-H烯基化反应，以制备各种复杂的1,3-二烯和1,3,5-三烯。该反应利用吡嗪酰胺作为双齿导向基实现了优异的区域和E/Z选择性，反应经历了六元exo-和七元endo-金属杂环中间体。该反应条件温和、有很好的官能团兼容性和宽的底物适用性，以优异的E/Z选择性合成三、四取代共轭二烯和四、五取代共轭三烯。偶联试剂可以是缺电子烯烃和炔烃。反应还适用于“一锅法”合成共轭三烯，大大提高了合成效率。这些反应适用于克级制备，所得的二烯和三烯产物可以进行一系列化学转化，如导向基的脱除、环氧化、以及三烯的光异构化反应。同时，研究人员还发现了以简单的苄基酰胺为底物，经三步吡嗪酰胺导向的芳基、烯基、烯基三重碳氢烯基化反应，高效合成芳基三烯。机理实验进一步证明了α-C-H活化步骤为决速步，且反式烯烃的活性大大低于顺式烯烃。此外，研究人员还通过理论计算对多个反应过渡态进行了研究分析，理论上解释了反应的选择性、反应活性以及导向基的作用。