Fluolab【JACS】过氧卡宾阳离子介导的不对称合成 1,2-二氧六环和 1,2-二氧五环：有机合成的新突破
简介
研究展示了通过过氧卡宾阳离子介导的不对称合成 1,2-二氧六环和 1,2-二氧五环的方法。使用手性咪唑二磷酰亚胺（IDPi）作为催化剂，实现了高对映选择性和高非对映选择性。 
摘要
1,2-二氧六环和 1,2-二氧五环是许多天然产物和合成药物中的重要结构单元。然而，由于过氧键的脆弱性，合成这些化合物的对映异构体一直是一个挑战。本文展示了如何利用过氧卡宾阳离子与硅基化亲核试剂反应，在手性咪唑二磷酰亚胺（IDPi）催化下实现高对映选择性和高非对映选择性。该方法适用于多种烯氧硅烷，生成 1,2-二氧六环或 1,2-二氧五环。过氧化物可以转化为醇或反式环氧化物，并在全合成乙基普拉科尔酯 Z 的关键步骤中应用，显著提高了选择性。动力学研究表明，反应需要一个诱导期，表明形成了作为真正催化剂的硅烯物种。
研究细节
反应开发
- 催化剂选择：选择了 IDPi 催化剂 R-1，基于其在 THF 或 THP 中的高对映选择性。
- 溶剂筛选：在不同溶剂和温度下进行反应，发现 Et 2 O 在-90°C 下效果最佳，产率为 66%，对映比为 98.5:1.5。
- 温度影响：降低温度可以提高选择性，同时增加产率，减少过氧化物的降解。
| entry | solvent | T (°C) | time (h) | 4a yield (%)b | 4a e.r.c |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | toluene | –70 | 72 | NRd | |
| 2 | MeCN | –35 | 48 | 87 | 0 |
| 3 | EtOAc | –35 | 90 | 15 | 81:19 |
| 4 | 1,2-DCE | –35 | 130 | 9 | 74.5:25.5 |
| 5 | DCM | –50 | 72 | 6 | 92:8 |
| 6 | Et2O | –50 | 72 | 11 | 91.5:8.5 |
| 7 | EtOAc | –70 | 90 | 23 | 94.5:5.5 |
| 8 | Et2O | –70 | 72 | 47 | 96:4 |
| 9 | Et2O | –90 | 72 | 66 | 98.5:1.5 |
| 10 | (iPr)2O | –90 | 72 | NRd | |
| 11 | MeCy | –90 | 72 | 46 | 98.8:1.5 |
底物和亲核试剂范围
- 底物范围：使用不同的 1,2-二氧六环和 1,2-二氧五环作为底物，生成相应的产物，产率和对映选择性均较高。
- 亲核试剂范围：使用不同的烯氧硅烷作为亲核试剂，生成相应的产物，产率和对映选择性均较高。
反应机理
- 催化循环：IDPi 催化剂通过质子化牺牲烯氧硅烷生成真正的硅烯催化剂 I，激活过氧乙缩醛生成过氧卡宾阳离子中间体 II，随后与烯氧硅烷反应生成产物。
- 动力学研究：反应需要约 1.5 小时的诱导期，表明形成了真正的硅烯催化剂 I。
应用
- 全合成：该方法在全合成乙基普拉科尔酯 Z 中表现出显著的选择性优势。
- 产物转化：过氧化物可以通过 Baeyer-Villiger 氧化反应转化为内酯，或通过碱处理转化为反式环氧化物。
结果与讨论
- 反应条件优化：通过筛选不同的溶剂和温度，确定了最佳反应条件。
- 底物和亲核试剂范围：研究了多种底物和亲核试剂，验证了方法的广泛适用性。
- 反应机理研究：通过动力学研究和机理实验，揭示了反应的催化循环和中间体。
- 应用研究：展示了该方法在全合成和产物转化中的应用潜力。
这项研究展示了过氧卡宾阳离子介导的不对称合成 1,2-二氧六环和 1,2-二氧五环的方法，为未来的有机合成提供了新的思路和方法。详细信息可以在这里找到。
参考文献
Champciaux, B.; Jamey, N.; Figadère, B.; Ferrié, L. Peroxycarbenium-Mediated Asymmetric Synthesis of 1,2-Dioxanes and 1,2-Dioxolanes. J. Am. Chem. Soc. 2025, jacs.4c13899. https://doi.org/10.1021/jacs.4c13899.