手性高价碘（III）催化剂促进高度不对称的磺酰基 - 和磷酰基

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手性高价碘（III）催化剂促进高度不对称的磺酰基 - 和磷酰基 - 氧基内酯化

摘要：使用化学计量或催化量的手性芳基-lambda;³ - 碘己烷，已经实现了高度对映选择性的高价碘促进4-戊烯酸的氧内酯化。该反应提供了直接获得宽范围的磺酰氧基 - 和磷酰氧基-gamma;-丁内酯的中等至极好的对映选择性。

手性gamma;-丁内酯（二氢呋喃-2-酮）是在多种生物活性天然和合成产物中发现的流行基序。¹ 另外，gamma;-（羟甲基）-gamma;-丁内酯是合成各种天然产物的有价值的关键组成部分。² 在报道的gamma;-（氧甲基）-gamma;-丁内酯方法中，^2,3 由高价碘介导的4-戊烯酸的直接氧化环化（III）代表从容易获得的前体开始的最直接的方法之一（方案1，等式1）。⁴ 令人惊讶的是，尽管最近在不对称超价碘催化方面取得了令人瞩目的进展，^5,6很少有效的对映选择性氧内酯化迄今已被记录。例如藤田等。⁷ 公开了使用化学计算量的基于乳酸盐的芳基-lambda;³ - 碘烷6的邻烯基苯甲酸酯4的对映选择性氧内酯化的第一实例导致6-内delta;delta;内酯5具有优异的区域，非对映，和对映选择性（方案1，方法A，方程2）。三年后，同一组通过使用化学计量的辅助氧化剂即间氯过苯甲酸（mCPBA）和催化量的手性碘代芳烃前体8的组合开发了末端烯烃的第一催化对映选择性羟基内酯化，允许原位形成手性超价碘催化剂（方案1，方法B，方程2）。尽管通常以极好的对映选择性（高达90％ee）获得delta;-syn-羟基内酯7，但由于形成了显着量的来自mCPBA直接氧化4的外消旋反产物，因此观察到中等产率。尽管取得了这些进展，但由化学计量或催化量的高价碘介导的对映选择性环化仅限于几何限制的底物，导致内源转化和对更灵敏的前体进行甲基化，从而产生有价值的gamma;-丁内酯，仍有待报道。^{4g,i,6minus;9} 在这种情况下，并结合我们对对映选择性超价碘（III）催化的兴趣，^6b,10 我们在这里描述了第一个对映体 -非刚性4-烯烃的有意磺酰基 - 和磷酰基 - 氧乙酰化，使用化学计量或催化量的手性超价碘前体制备戊烯酸衍生物。

方案1.芳基-lambda;³ - 碘催化的预羟基内酯化

手性碘代芳烃8⁷ （1a）与对甲苯磺酸（2a）在Et₂O中室温下的gamma;-磺酰氧基内酯化与mCPBA（表格1）。令人失望的是，回收的gamma;-甲苯磺酰氧基甲基-gamma;-丁内酯3a与环氧化物加合物12a（50％收率，条目1）一起以低收率作为几乎外消旋混合物获得。因此，考虑具有不同主链的替代手性碘代芳烃前体（条目2-4）。由Kita开发的轴向手性碘代芳烃9和10^6d,g 和我们一样，^6b 分别命名为3a，为中等对映体选择性的主要产物。令人满意的是，我们发现了灵活的C₂ - 对称碘代芳烃11a^6e,f 提高了对映选择性。受到这一结果的鼓舞，各种手性碘代芳烃11，通过调节其空间特性而建立仲酰胺部分，并在模型反应中进行评估（参见支持信息（SI））。照射下，含有庞大的2,4,6-三甲基苯基的预催化剂11b得到gamma;-甲苯磺酰氧基甲基-gamma;-丁内酯3a有着更高的对映体选择性。叔酰胺预催化剂11c-d能够催化甲苯磺酰氧基内酯化，但不对称诱导减少（条目6和7）。在所测试的溶剂中，Et2O提供最高水平的对映体选择性。观察到产率和对映体选择性均有所改善，当0℃时发生反应。这个条件使12a的变形最小化。加入2,2,2-三氟乙醇E）作为共溶剂，11 这是众所周知的改善高价碘（III）催化剂的反应性，轻微增加可能会轻微降低对映选择性（条目9和10）。与20mol％催化剂负载量相比，用10mol％负载量（条目11）产生更好的收率。有趣的是，尽管对映选择性在lt;0°C时有所改善，但即使在长时间反应（条目12和13）后，也观察到产率显着降低。我们首先认为这个结果可能来自异质反应条件。然而，加入TFE在较低的温度下提供清澈透明的溶液，但得到类似的结果（条目14）。其他氧化剂，如Oxone，H2O2和Selectuor检查没有太大的成功。尽管使用催化量的手性超价碘最近报道了在-50℃，6a我们发现在我们的实验条件（-45℃）下，碘代芳烃预催化剂11b被氧化得太慢。事实上，当1当量的原地在-45℃下使用预先形成的手性高价碘Et2O / TFE，期望的产物以74％的分离产率与87％ee（条目15）分离。7,12 这些条件同时要求化学计量比为11b允许出色的对映选择性。建立了两套最佳反应条件（催化剂和化学计量比）后，我们研究了该催化剂的范围通过改变4-戊烯酸1（方案2）。当2,2-将二甲基，3,3-二甲基和2,2-二苯基取代的4-戊烯酸1b，1c和1d置于催化条件下，可以得到gamma;-内酯产物3b，3c和3d，其具有可预期的对映选择性和对映选择性。这些结果表明，宝石不成分的存在在这个过程中显示出很小的影响对映选择性反应。令人愉快的是，1-烯丙基环烷羧酸1e-g被有效地转化为相应的对映体螺旋产物3e-g，这是存在于大量药物分子中的重要结构基元。¹³ 与另一个磺酰基团即1-萘磺酰基酸（2b）的反应为gamma;-1-萘 -磺酰氧基内酯3h与2a相比具有相似的对映选择性。我们进一步研究了羟基内酯化

更大的环系统。这可能是环化反应不利的熵特征。然而，当使用偕二取代的5-己烯酸1i作为底物时，观察到阳性Thorpe-Ingold效应，导致delta;-内酯3i具有良好的对映选择性，尽管产率适中（65％ee，28％收率）。在涉及完全等价的手性碘代芳烃促进剂11b（Et₂O / TFE（3/1），-45℃）的条件下评估对映选择性gamma;-磺酰氧基内酯化的范围，并且导致改进对映体选择性。每种情况下，尽管如图所示产量减少方案2。例如，3d被分离为84％ee而不是64％ee。在成功地将不同种类的橄榄油进行gamma;-磺酰氧基内酯化之后，还使用1a作为模型底物以及磷酸二苯酯2c评估gamma;-磷酰氧基乳化作用表2).^4j,e 测试了甲苯磺酰氧基内酯化的催化反应条件，并且获得了具有良好对映选择性（76％ee）的期望的gamma;-磷酰基内酯3j，虽然具有中间产物（产率48％）。然而，从这一点来看，这种新的磷酸化作用是成功的。当TFE被用作溶剂（入口2）时，¹¹以更好的产率提供所需的gamma;-内酯3j而不改变对映体选择性。

表1.反应条件综述^a

条目 PRECAT。溶剂 t（℃） 产量（％）^bee（％）^c

8 Et₂O rt 6 6^d
9 Et₂O rt 62 35^d

3 10 Et₂O rt 47 23^d

11a Et₂O rt 50 44^d
11b Et₂O rt 50 64^d
11c Et₂O rt 49 45^d
11d Et₂O rt 49 60^d

8 11b Et₂O 0 53 75^d^,^e

9 11b Et₂O / TFE（3/1） 0 72 68^d^,^e

10 11b Et₂O / TFE（9/1） 0 66 71^d^,^e

11 11b Et₂O 0 62 75^d^,^e^,^f

12 11b Et₂O minus;30 24 74^d^,^f

13 11b Et₂O minus;45 18 86^d^,^e^,^f

14 11b Et₂O / TFE（3/1） minus;45 23 86^d^,^e^,^f

15 11b Et₂O / TFE（3/1） minus;45 74 86^d^,^g

a一般条件：1a（0.10mmol），2a（0.30mmol），preCat。 7-11（0.01mmol）和mCPBA（0.20mmol）在1.0mL溶剂中处理24小时。 b产量指色谱纯产品。 ^c通过HPLC分析在手性固定相上测定。 ^d有关确定绝对配置（S）的信息，请参阅SI。^e72小时。 ^f具有20mol％的11b。 ^g用11b（0.10mmol）和mCPBA（0.40mmol）在2mL溶剂中处理120小时。

方案2.底物范围^a

a一般条件：1（0.10mmol），2（0.30mmol），11b（0.02

mmol）和mCPBA（0.20mmol）的EtO（1.0mL）溶液处理72小时。产量指色谱纯的产品。通过手性固定相上的HPLC分析确定ee。用11b（0.10mmol）和mCPBA（0.40mmol）在Et₂O（2.0mL）中在-45℃处理120小时。

表2.反应条件综述^a^,^b

条目	溶剂	t（℃）	产量（％）^c	ee（％）^d
1	Et₂O	0	48	76
2	Et₂O / TFE（9/1）	0	66	71
3	Et₂O / TFE（9/1）	0	76	81^e
4	Et₂O / TFE（3/1）	minus;45	67	94^f

a通过类似于化合物3a指定3j的绝对构型。 ^b一般条件：在1.0mL溶剂中，1a（0.10mmol），2c（0.30mmol），11b（0.01mmol）和mCPBA（0.20mmol）处理72小时。 c产量指色谱纯产品。 ^d通过在手性固定相上的HPLC分析测定ee。用2c（0.20mmol）和mCPBA（0.10mmol）处理。 ^f用mCPBA（0.40mmol）处理120小时。

方案3.底物范围

a一般条件：在0℃下在Et₂O / TFE（9 / 1,1.0毫升）中的1（0.10毫

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