在合成有机化学中，由于Z-烯烃的相对热力学不稳定性，它们是实验室中具有挑战性的合成目标。Z-烯烃形成具有C n H 2n式的不饱和化合物，其可以容易地异构化。用于合成光学活性Z-烯烃产物的类似反应很少见。在目前发表在《科学》杂志上的新报告中，茹江和科学院大学的研究团队详细描述了铱催化的不对称烯丙基取代反应，以保留Z烯烃的几何结构，同时建立相邻的四元立体中心。研究小组观察到瞬态的形成抗-π-烯丙基-铱中间体及其在异构化之前被外部亲核试剂(电子供体)捕获以形成热力学上更稳定的合成-π-烯丙基-铱对应物的方法。结果提供了在实验室中制备手性Z-烯烃化合物的有前途的方法。

烯烃

烯烃的Z型几何异构体被广泛认为是自然界中的基本结构。然而，与它们的E型对应物相比，Z-烯烃相对较不稳定，因此，难以在有机化学中选择性地合成它们。接触Z-烯烃的常用方法包括E-烯烃的光诱导异构化，润湿烯烃化，Z-选择性交叉复分解，Z-保持性交叉偶以及Z-烯丙基硼亲核试剂不对称加成到酮和亚胺上。具有均等立构中心的Z烯烃通常嵌入各种天然产物和生物活性分子中对合成有机化学产生了极大的兴趣。研究人员已经显示出能够进行过渡金属催化的不对称烯丙基取代反应的能力，其中过渡金属包括钼(Mo)，钯(Pd)，铱(Ir)和铑(Rh)。自1997年首次发表以来，Ir催化的不对称烯丙基取代反应因其极高的区域和对映选择性而受到广泛关注。在这项工作中，江等。报道Z-线性烯丙基底物与色胺和色胺醇的反应。在对反应机理的综合分析中，他们注意到在异构化形成热力学稳定的顺式-π-烯丙基-铱对应物之前，关键的抗-π-烯丙基-铱配合物的形成。

合成过程

研究人员首先研究了涉及亲核试剂(例如N-甲基三甲基酚和Z-肉桂基衍生物)的不对称烯丙基脱芳香化反应。通过使用Z-肉桂酸乙酸酯，他们使用衍生自环辛二烯铱的催化剂实现了所需的反应(COD)氯二聚体在其他合成化合物的存在下。科学家以Z型与E型几何比为2：1的中等收率和对映选择性获得了目标产物。然后，他们优化了成分，以提高合成产品的质量和产量。基于拟议的Z保持性不对称烯丙基取代反应，Jiang等人。获得了可耐受广泛底物范围的多样的官能团相容性。该团队使用Z-肉桂基衍生物成功合成了50个以上的(均)色酚，色胺和吲哚底物，这些底物带有侧基碳基亲核试剂。几乎所有反应都提供了Z型与E型比率大于20：1的产率。实例包括相应的Z-肉桂酰呋喃二氢胆碱(缩写为Z-3aA至Z-3pA)，四氢吡喃二氢吲哚(缩写为Z-3qA)，吡咯并吲哚啉(缩写为Z-3a'A至Z-3o'A)和六氢环戊二烯多酚(缩写为Z-3a''A至Z-3c'' A)高达94%的高收益率。通常，在吲哚环的可用位置上取代各种电子和空间性质对反应的效率或对映选择性没有有害影响。研究人员使用X射线晶体学分析确定了产品的结构和绝对构型。然后，他们还检查了D和L色氨酸衍生物的性能。

下游转型

研究人员接下来研究了如何在不同的下游转化中容易地研究Z保持性不对称烯丙基取代反应的许多产物。例如，手性呋喃二吲哚的Z-乙烯基碘(缩写为Z-3aS)对芳基硼酸和有机锌试剂具有反应性。这为生产具有Ir催化，Z保持性不对称烯丙基取代反应的代表性产品提供了另一种途径，产率高达82%至93%。科学家通过一系列分析评估了拟议的Z保持性不对称烯丙基取代反应。他们在催化剂中存在铱原子且摩尔比为1：1的情况下，获得了Z-肉桂基呋喃二氢吲哚(Z-3aA)产物，具有最佳结果。然后，他们对催化循环中的关键中间体进行了表征，并使用核磁共振(NMR)光谱和X射线晶体学分析阐明了它们的结构。该小组还使用电喷雾电离质谱法监测了反应和力学研究。这些结果表明该络合物从反-到顺-π-烯丙基-铱络合物的异构化。总体上，分析表明，所提出的Z-保持性不对称烯丙基取代反应是如何成功地由外部亲核试剂快速和对映选择性地捕获瞬态抗-π-烯丙基-铱配合物，然后将其转化为热力学更稳定的物种而成功地进行的。

探索合成光谱

科学家们还探索了这种铱催化的Z保持性不对称烯丙基烯丙基取代反应向其他亲核试剂的扩展。除了含有在酸性条件下起作用的Carreira型手性配体的铱催化剂外，他们还研究了衍生自Feringa型手性亚磷酰胺配体的Ir催化剂。在此反应模式的基本条件下使用。结果，姜等。除了色酚和色胺之外，还使用了多种亲核试剂。在这种情况下，他们从铜(Cu)来源形成了手性亲核体。独立制备的手性环金属化Ir配合物促进了瞬时抗π-烯丙基-铱配合物及其区域和对映体选择性捕获的发展。反应的广泛范围提供了30多个合成样品，产率高，对映选择性优异。科学家们使用X射线晶体学分析法研究了产品的结构和绝对构型。当团队使用Z-肉桂酸乙酸酯时，他们获得了所需Z-肉桂酸化产物及其支链异构体的混合物。结果强调了使用提议的方案在不对称的烯丙基取代反应中容纳各种前手性亲核试剂的可能性。研究人员希望这项工作能够发展成为一种广泛实用的方法，以在实验室中合成手性Z-烯烃。