近日,教育部“青年长江学者”生化学院彭勃课题组与中国科学院大学汪志祥课题组合作,在芳烃重排领域取得新进展。借助此前彭勃课题组发展的[5,5]-重排反应,该研究进一步发展了相应的[5,5]-重排去芳香化反应。相关成果以“Dearomative di- and trifunctionalization of aryl sulfoxides via [5,5]-rearrangement”为题在Nature Communications(《自然-通讯》)在线发表。浙江师范大学为该论文第一单位。
通过σ重排实现芳烃去芳香化是一种独特的去芳香化模式。现有文献报道的重排去芳香化主要依赖于[2,3]-或[3,3]-重排过程。相较而言,有关[5,5]-重排去芳香化的报道较少。仅有的例子来自于,1986年Maruyama和Naruta报道的Claisen型[5,5]-重排去芳香化(J. Org. Chem.1986, 51, 5083.) (图1a)。然而,反应大都给出烷基迁移的恢复芳香性产物。仅有成功的例子也需要使用含多个取代基的特殊芳烃底物。由于[5,5]-重排反应本身面临诸多选择性问题,发展相对缓慢,导致相应的去芳香化反应模式也难以得到进一步发展。近期,彭勃课题组发展了一种芳基亚砜高选择性[5,5]-重排(ACIE. 2019, 58, 5316.)(图1b)该[5,5]-重排不仅涉及四价硫氧化性的释放,还涉及重排前体中烯酮亚胺结构的张力释放。双重驱动力促使重排过程在极低温度下迅速完成(−95 °C, < 1 s),这一反应特点,为发展去芳香化反应创造了有利条件。基于此,他们借助该反应探索了[5,5]-重排去芳香化反应的可能性(Nat. Commun.2022, 13, 4719.)(图1c)。研究表明,通过该[5,5]-重排,可构建出不稳定的去芳香化硫鎓盐中间体。该中间体可与不同种类的亲核试剂发生1,2-或者1,4-或者环加成反应,制备一系列多官能团化的去芳香化环己二烯衍生物。此外,共轭二烯以及偶极子可与去芳香化硫鎓盐中间体发生环加成反应,给出去芳香化的并环产物。这些去芳香化产物经简单处理,可脱硫制备多取代环己烯酮或者芳烃衍生物。
图1.研究背景与本项工作(来源:Nature Communications)
该项研究通过[5,5]-重排实现了芳基亚砜的去芳香化反应,不仅为一系列环己二烯衍生物、多取代芳烃、环己烯酮提供了新的合成策略,更为[5,5]-重排去芳香化反应提供了新的发展思路。我校硕士研究生胡梦杰(现为大连理工大学博士生)、刘燕萍,博士研究生梁俞辰为本论文的共同第一作者。中国科学院大学汪志祥研究员为共同通讯作者,汪志祥团队借助理论计算,阐明了反应的机理,特别是为反应中间体多样化转化提出了合理的解释。该研究得到了国家自然科学基金、浙江省杰出青年基金的支持。