芳基高价碘具有独特的氧化性，在有机合成中，常被用作氧化剂、亲电性芳烃以及催化剂。反应后，芳基碘或者碘原子通常被舍弃。与传统的高价碘化学不同，芳基高价碘参与的[3,3]-重排反应可以直接实现芳基高价碘邻位C-H键的官能团化，且碘原子保留到产物，利于产物的衍生化。尽管这一领域在过去30多年时间里得到较大发展，但反应依然面临底物受限和反应模式单一的问题（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.201908418）。解决该领域底物适用范围窄的问题，甚至是发展不对称重排过程，成为该领域的一大挑战。

近年来浙江师范大学彭勃（点击查看介绍）课题组围绕芳烃重排化学开展研究，建立了“组装/脱质子”型的芳烃重排反应模型，揭示了芳烃重排化学中的“张力效应”和“氟效应”，由此发展了一系列非传统的芳烃重排反应（JACS. 2017, 139, 4211.; ACIE., 2018, 57, 9078.; ACIE., 2019, 58, 5316.; ACIE., 2019, 58, 5956.; ACIE., 2019, 58, 17210.; JACS., 2020, 142, 6884.; Chem. Sci., 2020, 11, 3048.）。2017年，该课题组报道了芳基亚砜与烷基腈的[3,3]-重排反应（图1, eq 1）。通过机理研究，他们发现该反应经历了三个阶段，包括：两个原料“组装”形成亚胺硫鎓盐中间体；中间体被碱“脱质子”形成烯酮亚胺硫鎓盐中间体；这一中间体自发“重排”，再经历芳构化，实现整个芳基亚砜的[3,3]-重排过程。由此，他们建立了“组装/脱质子”的重排反应模式。这一分步骤构建“非稳定重排前体”的方式，实现了对反应过程的精准控制，为发展基于“非稳定重排前体”的重排化学提供了新思路。随后，该课题组借助“组装/脱质子”策略，进一步发展了芳基亚砜与烯丙基腈的高选择性[5,5]-重排反应，实现了芳基亚砜的对位C-H键官能团化（图1, eq 2）。因此，借助“组装/脱质子”策略，可以实现不同区域选择性的重排过程。试想，能否通过该策略，实现对重排反应立体选择性的控制呢（图1, eq 3）？例如，以芳基高价碘与手性亚胺为原料，同样通过“组装”、“脱质子”、“重排”的过程，能否实现芳基高价碘的不对称[3,3]-重排反应呢（eq 3）？

图1. 课题组前期工作(eqs 1 and 2)、研究设想(eq 3)。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

令人兴奋的是，通过亲核试剂的筛选，他们发现噁唑啉适用于这一过程（图2）。进一步对一系列手性辅基进行考察（反应的产率以及立体选择性），可以确认异丙基为最优辅基。在最优条件下，该反应展现出优异的官能团兼容性，底物适用范围较广。传统芳基化反应中不易兼容的卤代烷烃、卤代芳烃、α,β-不饱和酯等官能团，特别是高亲电性的苄基氯，都可以兼容下来。此外，反应普遍展现出优异的立体选择性。

通过理论计算，他们提出了可能的反应机理（图3）。反应经历了预期的三个阶段，包括“组装”、“脱质子”、“重排”。尤为重要的是，反应立体选择性并非源于重排步骤，而是源于“组装”和“脱质子”步骤。这一发现表明，“组装/脱质子”过程在构建手性“非稳定重排前体”中的重要性。

图2. 反应的探索和代表性底物。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

图3. 反应可能的机理。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

该项研究借助课题组前期发展的“组装/脱质子”策略，实现了芳基高价碘的不对称重排，建立了“组装/脱质子”型不对称重排反应模型，为重排化学的发展以及羰基化合物的不对称α-芳基化，提供了新的思路。相关结果发表在J. Am. Chem. Soc.，浙师大硕士研究生田俊松、罗凡为本论文共同一作，中国科学院大学的汪志祥研究员及其课题组研究生良俞辰完成了理论计算部分的工作，汪志祥研究员为共同通讯作者。研究工作得到了浙江省杰出青年基金（LR20B020001）的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Asymmetric Iodonio-[3,3]-Sigmatropic Rearrangement to Access Chiral α-Aryl Carbonyl Compounds

Junsong Tian, Fan Luo, Qifeng Zhang, Yuchen Liang, Dongyang Li, Yaling Zhan, Lichun Kong, Zhi-Xiang Wang*, Bo Peng*

J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 6884-6890, DOI: 10.1021/jacs.0c00783

彭勃博士简介

彭勃，浙江师范大学化学与生命科学学院教授。2004年本科毕业于南京理工大学。2004年至2010年在大连理工大学攻读博士学位（导师：包明 教授）。2011年至2014年，先后在德国马普煤炭研究所和美国伊利诺伊大学香槟分校，从事博士后研究工作。2015年被浙江师范大学聘为教授。入选浙江省“钱江学者”特聘教授、浙江省“万人计划”青年拔尖人才、浙江省“院士结对培养青年英才计划” 和浙江省新世纪151人才工程第一层次。此外，获得浙江省杰出青年基金以及Thieme Chemistry Journals Award。

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