login_汇富娱乐「一家高质量的游戏平台」

（图片来(lai)源(yuan)：Nat. Catal.）

作为(wei)天然产(chan)物(wu)和(he)生物(wu)活(huo)性(xing)(xing)分子中(zhong)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)中(zhong)间体(ti)及重要结(jie)构单(dan)元(yuan)，环(huan)丙烷(wan)始(shi)终是化学(xue)家们重点(dian)研(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)分子体(ti)系。目前最(zui)(zui)通用的(de)(de)(de)(de)化学(xue)合(he)成方(fang)法当(dang)属(shu)金(jin)(jin)属(shu)卡宾对烯烃的(de)(de)(de)(de)加成反应。目前已有研(yan)(yan)究(jiu)报道采用手(shou)性(xing)(xing)金(jin)(jin)属(shu)配合(he)物(wu)和(he)工程(cheng)化金(jin)(jin)属(shu)酶(mei)催化非活(huo)化烯烃与类卡宾试剂的(de)(de)(de)(de)不对称环(huan)丙烷(wan)化反应。最(zui)(zui)近，德(de)国(guo)马克斯-普朗克研究所Benjamin List课题组和Chandra Kanta De课题组(zu)联合发展了一种无金属参与且(qie)高对映选择性的(de)互补策略(lve)，其通(tong)过不(bu)对称抗(kang)衡(heng)阴(yin)离子导向的(de)光氧化还原有机催化实现了重氮烷(wan)(wan)烃与烯烃的(de)环丙烷(wan)(wan)化反应（Fig. 1）。 欢迎下(xia)载化(hua)学加APP到手机桌(zhuo)面(mian)，合(he)成化(hua)学产业(ye)资源聚合(he)服务平台。

（图片来(lai)源：Nat. Catal.）

作者(zhe)以反(fan)式茴(hui)香(xiang)脑（1a）和重氮酯2a为底物(wu)，在-100℃、6W绿光照射下进(jin)行环丙烷化反应（Fig. 2）。通过优化IDPi催化剂(ji)结构，发现对位(wei)叔丁基取(qu)代(dai)的IDPi-A催化剂(ji)获(huo)得42%收率和80:20 er，但dr值(zhi)较低(di)（1.5:1）。改用间位(wei)联苯基修饰的(de)IDPi-B后(hou)，收率(lv)（90%）和er值（90:10）显著提升。引入3,3'-双取代的(de)IDPi-C使er值达95:5。进一步优化发现螺环芴基修饰的IDPi-E表现最(zui)优，获得87%收率、97:3 er和>20:1 dr。最终采用全(quan)氟乙(yi)基取(qu)代的IDPi-F，实现99:1 er并保持高产率(lv)和(he)高dr值。该(gai)催(cui)化体系(xi)在0.5 mol%负载量下仍能完全(quan)转化(hua)，仅er值略降（96:4）。 

（图片来源：Nat. Catal.）

在确(que)立了最(zui)优条件之后，作者对此转(zhuan)化的底物范围(wei)进行了考察（Fig. 3）。首先，作者考察了不同(tong)双(shuang)键(jian)位置及(ji)不同(tong)环(huan)上取代基的(de)烯(xi)烃与重(zhong)氮酯(zhi)衍生物(wu)的(de)环(huan)丙烷化(hua)反应。结果表(biao)(biao)明，各(ge)类(lei)底物(wu)均能以(yi)良好至优异的(de)收率和对(dui)映选择(ze)(ze)性获得目标(biao)产物(wu)，且多数表(biao)(biao)现出优异的(de)非对(dui)映选择(ze)(ze)性。其中，3-乙基茴香脑作为理想(xiang)底物可(ke)高对映(ying)选择性生成产物3b；3,3-二甲基茴香脑虽非对(dui)(dui)映选择性较低，但仍(reng)能高对(dui)(dui)映选择性生成3c；含(han)OTBS取(qu)代基的烯(xi)烃可以以86%收率(lv)和(he)97:3 er值得(de)到3d。值得注意的(de)是，富电子杂(za)环烯烃（3g-3h）及氧化还(hai)原电位较(jiao)高的(de)中(zhong)性(xing)苯乙烯衍生(sheng)物均能(neng)顺(shun)利(li)参与反应。内烯烃（3k-3l）、各类重氮酯（3m-3n）及(ji)二(er)取代重氮(dan)酯（3o）也(ye)表现出良(liang)好的适用性(xing)，甚至三甲基硅(gui)基重(zhong)氮(dan)甲烷也(ye)能成(cheng)功反应生成(cheng)3s。

特别(bie)值得关注的是，该策略成(cheng)功(gong)解决了(le)多烯烃底物(wu)的区域选择性(xing)难题(ti)：对(dui)称二烯1t可选择(ze)性生成3t（无(wu)需(xu)过量二烯），经水解得到(dao)3u；非共轭二烯1w和非对称三烯1x也(ye)分别以>20:1的区域选择(ze)性(xing)和非对映(ying)选择(ze)性(xing)生成3v和3x。该方法仍(reng)的局(ju)限性(xing)在于：含强吸电子(zi)基(ji)团的烯烃(ting)收率较低(di)；氨基(ji)芳烃(ting)、吲(yin)哚衍生物、烯醇(chun)醚和烯胺等(deng)底物不反应；受体-受体(ti)型重氮(dan)烷不(bu)发生转化。

（图片来源：Nat. Catal.）

在(zai)反应条(tiao)件(jian)优化过程中，作者发(fa)现(xian)将催(cui)化剂负载量从2.5 mol%降至0.5 mol%仍能保(bao)证(zheng)反(fan)应完全(quan)转化(hua)率且具有高收率，但对映选择性出现(xian)轻(qing)微下降（Fig. 4a）。进一步通过评估重(zhong)氮(dan)酯的用量时(shi)意(yi)外发现，增加重(zhong)氮(dan)酯用量同(tong)样会导致对映(ying)选择性降低(di)（Fig. 4b）。这两个现(xian)象暗示体系中可能(neng)存(cun)在非对映(ying)选择性的光化学背景反应路径(jing)。由于(yu)此类背景反应可能(neng)具有(you)波长依赖性，作(zuo)者(zhe)系统考察了不同(tong)波长光源的影响。实(shi)验证(zheng)实(shi)，红光照(zhao)射能(neng)显著(zhu)提升反应的对映(ying)选择性（Fig. 4c）。

为深入探究(jiu)这一现象，作者分别采用蓝光与黄光照射(she)模板底物1a与重(zhong)氮酯(zhi)2a。值得(de)注(zhu)意的(de)是，黄光(guang)照射下的(de)对映选择性从蓝光(guang)照射的(de)80% ee显著提升至97% ee。类似地，在相同条件下使(shi)用(yong)黄光而非(fei)蓝光激发烯(xi)烃底物1k与(yu)1l时，产物对映选择性同样得(de)到(dao)提升。以产物3l为例，其ee值从蓝(lan)光照射下的41.8% ee增至(zhi)黄光照射下(xia)的95.4% ee（Fig. 4d）。 

（图(tu)片来源：Nat. Catal.）

为阐明这一异常(chang)现象，作者进行了(le)重氮酯与光催化剂的(de)吸收光谱分析。如Fig. 5a所示(shi)，重氮(dan)酯2a的最大吸收波(bo)长（λ_max）为397 nm；而光催化剂(ji)4F的λ_max位于472 nm（Fig. 5b）。由(you)于光催化(hua)剂4F的(de)吸(xi)收谱带较宽，作者在(zai)不同激发波长下研究其发射光谱特征(zheng)。当(dang)分别在(zai)最(zui)大(da)吸收波长472 nm和较低波长350 nm激发光催化剂4F时(shi)，除常规(gui)的627 nm发(fa)射峰外，作者在350 nm激发下还(hai)检测(ce)到395 nm处的第二发射带（Fig. 5c）。值(zhi)得注(zhu)意的是，重氮酯的吸收谱带与光(guang)催(cui)化剂在低波长区的发射(she)谱带存在显(xian)著(zhu)重叠（Fig. 5d），这可以得出(chu)正是(shi)重氮酯在低波长区(qu)的激发模式(shi)参与(yu)了光化学背景反应(ying)路径(jing)。

为探(tan)究反应物与激发态(tai)光催(cui)化剂的相互作用(yong)，作者分别(bie)进(jin)行了稳态(tai)荧光淬灭实验并绘制(zhi)了Stern-Volmer曲(qu)线。首先在470 nm激发下的(de)光催化(hua)剂4F，作者(zhe)分(fen)别测定不同浓度茴香脑(nao)1a和重氮酯2a的淬灭效应。如(ru)图Fig. 5e所示，Stern-Volmer曲线明确显(xian)示(shi)茴香脑1a是导致荧(ying)光淬灭的主(zhu)要物质，而(er)重氮酯2a在此浓度下几(ji)乎无影响。随后作(zuo)者在350 nm激发波长下重复实验(yan)，Stern-Volmer曲线则显示重氮酯(zhi)2a产(chan)生显著的(de)荧光淬灭(mie)效应（Fig. 5f）。此外(wai)，作者(zhe)通过自由(you)基(ji)钟实验(yan)(yan)排除了自由(you)基(ji)反应路径，支(zhi)持(chi)与文(wen)献(xian)报道一致的自由(you)基(ji)阳(yang)离(li)子机理。为验(yan)(yan)证反应的立体专一性，作者(zhe)采用Z-茴(hui)香脑(nao)进(jin)行对照实验。有趣的是，在优化条件下(xia)可获得全部四(si)种可能的非对映异构(gou)体(ti)(ti)，且(qie)未观察到(dao)茴(hui)香脑(nao)异构(gou)体(ti)(ti)互变现象，这些结果进(jin)一步(bu)佐证了分步(bu)反应(ying)机(ji)制。

（图(tu)片(pian)来源(yuan)：Nat. Catal.）

Benjamin List课题组和Chandra Kanta De课(ke)题组(zu)成(cheng)功实现(xian)了重氮(dan)烷烃(ting)与烯烃(ting)的有机催(cui)化(hua)环(huan)丙(bing)(bing)烷化(hua)反应，这是首例无金属(shu)高(gao)对(dui)映选(xuan)择(ze)性环(huan)丙(bing)(bing)烷化(hua)，且可(ke)通过(guo)波长调控对(dui)映选(xuan)择(ze)性，其关键突破在于采用不对(dui)称抗(kang)衡阴离子导向催(cui)化(hua)（ACPC）策略。通过烯烃(ting)自由基阳(yang)离子中间体(ti)的(de)正电荷与(yu)手性(xing)(xing)纯阴离子形(xing)成离子对，从而(er)控制立体(ti)选择性(xing)(xing)。该(gai)方法的(de)显(xian)著优势体(ti)现在(zai)：其一，具(ju)有广泛的(de)底物(wu)适用性(xing)(xing)，与(yu)已(yi)报道的(de)金属(shu)及金属(shu)酶(mei)催化环丙烷化形(xing)成互补；其二，解决(jue)了多烯烃(ting)底物(wu)区(qu)域选择性(xing)(xing)的(de)长期难(nan)题。

文献详情：

Organocatalytic regio- and stereoselective cyclopropanation of olefins. 

Chendan Zhu, Sayantani Das, Avishek Guin, Chandra Kanta De*, Benjamin List*

Nat. Catal., 2025

//doi.org/10.1038/s41929-025-01340-7

长(zhang)按扫(sao)码，查(cha)看原文