近日，上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院高得偉課題組首次實(shí)現(xiàn)了基于雙環(huán)[1.1.0]丁烷（BCBs）衍生的硼酸酯復(fù)合物介導(dǎo)的1,2-金屬鹽重排反應(yīng)，構(gòu)建了一系列軸手性環(huán)丁烷硼酸酯。該工作解決了該類(lèi)化合物在遷移反應(yīng)時(shí)立體選擇性難以調(diào)控的難題，為環(huán)丁烷手性化合物的合成提供了新的思路和方法，極大拓展該類(lèi)化合物在手性化學(xué)中的應(yīng)用空間。相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》（Nature Communications）。

環(huán)丁烷骨架是有機(jī)化學(xué)中重要的單元，廣泛存在于天然產(chǎn)物和生物活性分子中（圖1a）。雙環(huán)[1.1.0]丁烷（BCBs）及其衍生物由于橋連的C?C σ鍵具有高的環(huán)張力特性，近年來(lái)引起學(xué)術(shù)界的關(guān)注。該類(lèi)化合物主要通過(guò)兩種途徑合成環(huán)丁烷骨架，其中之一就是BCB衍生的硼酸酯復(fù)合物通過(guò)1,2-金屬酸鹽重排反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)自由基或離子途徑的環(huán)張力釋放反應(yīng)以制備多取代環(huán)丁烷硼酸酯（圖1b）?？赡苁且?yàn)?/span>BCB衍生物的高反應(yīng)活性使得反應(yīng)的選擇性調(diào)控極具挑戰(zhàn)性（圖1c），故其不對(duì)稱(chēng)調(diào)控一直進(jìn)展緩慢。如果能夠利用環(huán)張力釋放策略，通過(guò)手性催化劑的精準(zhǔn)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)BCB硼酸酯復(fù)合物遷移反應(yīng)的不對(duì)稱(chēng)控制，將顯著拓展該類(lèi)化合物在手性化學(xué)中的應(yīng)用空間。

上?？萍即髮W(xué)高得偉課題組致力于有機(jī)硼介導(dǎo)的新反應(yīng)和新機(jī)制以及含硼藥物化學(xué)的研究。本研究利用BCB衍生的硼酸酯復(fù)合物的高張力特性，誘導(dǎo)其發(fā)生1,2-遷移反應(yīng)，并捕獲體系中生成的匹配的二價(jià)鈀非對(duì)映異構(gòu)體，成功實(shí)現(xiàn)了一系列阻轉(zhuǎn)異構(gòu)環(huán)丁烷硼酸酯的高效不對(duì)稱(chēng)合成。值得一提的是，該過(guò)程中的動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)化順利進(jìn)行，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高立體選擇性起到了關(guān)鍵作用。此外，由于pinacol基團(tuán)位阻效應(yīng)和BCB的電子效應(yīng)，導(dǎo)致遷移過(guò)程中形成的物種無(wú)法從endo面進(jìn)攻鈀（II）中間體，從而選擇性地生成順式環(huán)丁烷產(chǎn)物。目標(biāo)產(chǎn)物中的C?B鍵將極大地促進(jìn)后續(xù)的官能團(tuán)轉(zhuǎn)化，為構(gòu)建軸手性環(huán)丁烷分子庫(kù)提供了新的策略（圖1d）。

圖1. 研究背景以及課題設(shè)想

進(jìn)一步的反應(yīng)機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用(R_a)-L7作為手性配體時(shí)，能以43%的分離收率和91%的ee值得到目標(biāo)產(chǎn)物4a。同時(shí)伴隨著3a的分解副產(chǎn)物的生成，可能是由于體系中生成不匹配的Pd（II）中間體。當(dāng)(S_a)-L7為手性配體時(shí)，可能是生成了匹配的Pd（II）中間體，反應(yīng)能以83%的分離收率得到幾乎光學(xué)純的目標(biāo)產(chǎn)物4a，且3a的分解得到了明顯地抑制。當(dāng)使用消旋配體時(shí)，也許因?yàn)閮煞N配體的反應(yīng)速度相差并不是特別大，反應(yīng)以48%的收率和-15%的ee值得到目標(biāo)產(chǎn)物4a，且產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)物3a’（圖2a）。最后，非線(xiàn)性效應(yīng)研究表明在對(duì)映選擇性決定步驟中金屬和配體可能是1：1配位的（圖2b）。

圖2. 反應(yīng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)

上?？萍即髮W(xué)博士研究生孫宇雯和上海工程技術(shù)大學(xué)碩士研究生趙家輝（上?？萍即髮W(xué)訪(fǎng)問(wèn)生）為本文共同第一作者，上?？萍即髮W(xué)高得偉教授與上海工程技術(shù)大學(xué)馮煌迪教授為本文的共同通訊作者，上海科技大學(xué)為第一完成單位。

論文標(biāo)題：Asymmetric synthesis of atropisomers featuring cyclobutane boronic esters facilitated by ring-strained B-ate complexes

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55161-6