双核铑化合物催化的卡宾转移反应得到广大科研工作者的关注。近些年来，国内外多个课题组，包括周其林院士、胡文浩教授、王剑波教授、Davies教授和Doyle教授等均做出了突出的贡献。其中双核铑催化的重氮参与的多组份反应可从简单的原料出发，简便快捷地构建多个化学键,具有高合成效率和高原子经济性等特点。然而通过烯丙基金属铑中间体来引入烯丙基官能团，在该类多组份反应中一直是一个挑战。通常认为双核铑(II)是很难通过双电子氧化加成过程活化烯丙基化合物，形成烯丙基铑物种的。此外，诸多的副反应（如直接的两组分烯丙基取代反应，环丙烷化反应等）均可能发生，给三组份反应的实现带来了困难。
中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室 王晓明课题组致力于研究双（多）金属物种参与的反应体系，包括通过金属间电子传递、基团转移实现挑战性的转化过程和探究内在规律、仿酶的双(多)核金属催化剂的开发和金属团簇催化等。由于 Rh2 (Oct)4 特殊的包含金属-金属键的双核结构，通过配体与一个金属Rh中心的配位有望改变另外一个Rh中心的催化反应性质。近日，王晓明团队与 南开大学彭谦教授团队合作， 采用 Rh2 (Oct)4 /Xantphos的新颖组合实现了胺、重氮化合物与烯丙基化合物的三组份反应。
研究团队发现， Rh2 (Oct)4 /Xantphos的组合可以有效实现卡宾转移/烯丙基烷基化的接力过程，完成胺、重氮化合物与烯丙基化合物的有序“组装”，并且有效地避免了多种可能副产物的生成。该催化体系具有较为广谱的底物适用范围和良好的官能团兼容性，比如BocN H2 或者是含有芳胺结构的药物分子（procaine and tetracaine）以及一些天然产物（( S )-(-)- β -citronellol, dehydroepiandrosterone, L -Menthol）衍生的重氮底物，在反应中都可以很好地进行转化。此外，反应获得的一些产物可用来合成N K1 受体拮抗剂或者是药物分子BMS-561392的重要中间体。另外，克级规模反应的实现进一步说明所发展方法的实用性和应用价值。初步地机理研究表明，三组份反应是通过串联的重氮插入和烯丙基烷基化实现的，并且双膦配体Xantphos对于烯丙基烷基化反应不可或缺。基于一些文献报道和本工作的实验结果，尤其是对Xantphos与 Rh2 (Oct)4 形成的络合物的结构和催化性能的分析，作者初步认为，强σ-donor双膦配体对双铑络合物中一个金属铑中心的双齿鳌合配位，能够有效增强双核Rh(II)的电子密度，从而实现了双铑对烯丙基底物的活化，深入的机理研究有待于进一步开展。
Dirhodium(II)/Xantphos-Catalyzed Relay Carbene Insertion and Allylic Alkylation Process: Reaction Development and Mechanistic Insights
Bin Lu, Xinyi Liang, Jinyu Zhang, Zijian Wang, Qian Peng*, and Xiaoming Wang*
J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c05701
导师介绍
王晓明
https://www.x-mol.com/university/faculty/209657
彭谦
https://www.x-mol.com/university/faculty/103728
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