铱催化硫导向的乙烯基C─H活化反应立体选择性合成1,3-二烯及其机理研究

研究人员针对硫导向基团在过渡金属催化C─H活化反应中的应用难题，开发了一种铱催化硫导向的乙烯基C─H烯基化反应。该研究通过使用芳基2-取代烯丙基硫醚与炔酸酯反应，成功实现了1,3-二烯的立体选择性合成，并揭示了热诱导1,5-σ重排的机理。这一成果为多功能化1,3-二烯的高效构建提供了新策略，拓展了硫导向C─H活化在有机合成中的应用。

　　

在有机合成化学领域，过渡金属催化的C─H键活化反应一直是研究热点。这类反应能够直接对惰性C─H键进行官能团化，避免了传统方法中预官能团化的步骤，具有原子经济性高、步骤简洁等优势。然而，如何实现反应的高效性和立体选择性控制，尤其是使用硫导向基团时避免催化剂中毒，一直是困扰化学家的难题。

针对这一挑战，来自国内的研究团队在《Asian Journal of Organic Chemistry》上发表了一项重要研究。他们开发了一种铱催化的硫导向乙烯基C─H活化反应，成功实现了1,3-二烯的立体选择性合成。这项研究不仅解决了硫导向基团在C─H活化反应中的应用限制，还揭示了反应过程中的独特重排机制，为复杂烯烃结构的构建提供了新思路。

研究人员主要采用了铱催化C─H活化、核磁共振跟踪反应、氘代标记实验等关键技术方法。通过系统优化反应条件，他们发现使用[Ir(cod)₂]BARF（四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸铱）催化剂和DPPBz（1,2-双(二苯基膦)苯）配体时反应效果最佳。

在结果部分，研究人员首先通过底物筛选发现，对甲氧基苯基硫醚1e表现出最佳反应活性，这可能是由于甲氧基的配位作用促进了金属中心的催化效率。当使用二甲基乙炔二羧酸酯(DMAD)作为炔烃底物时，反应经历了意外的双键异构化，通过机理研究证实这是热诱导的1,5-σ重排过程。

氘代标记实验进一步验证了这一机理。使用氘代底物1e-D进行反应时，发现氘原子选择性地转移到产物5位，而3位未出现氘代，这明确排除了金属催化剂参与重排过程的可能性。研究人员还发现，反应温度和浓度对产物选择性有显著影响，在0.1 M浓度和120°C条件下可获得最佳结果。

有趣的是，当使用苯基丙炔酸酯作为底物时，反应表现出完全不同的行为。通过使用QuinoxP*配体并控制反应时间在4小时内，研究人员成功实现了原始1,3-二烯产物的高选择性合成，避免了重排副反应的发生。这表明底物电子效应对反应路径具有决定性影响。

在底物适用范围研究中，该反应对多种芳基硫醚和炔烃都表现出良好的兼容性。特别是含有给电子基团的底物反应活性更高，而吸电子基团会降低反应效率。此外，烯丙基2位取代基的大小也影响反应结果，乙基和苄基取代的底物都能顺利反应，但甲氧基取代的底物则几乎不反应。

这项研究的重要意义在于：首先，它突破了硫导向基团在C─H活化反应中的应用限制，证明了铱催化剂可以有效克服硫原子的毒化作用；其次，发现了热诱导1,5-σ重排这一新颖的反应机制，丰富了有机反应机理的认识；最后，通过精确控制反应条件，实现了对1,3-二烯产物立体选择性的精准调控，为复杂烯烃结构的合成提供了高效方法。

该研究成果不仅具有重要的理论价值，也为药物分子和功能材料中常见1,3-二烯结构的合成提供了实用工具。未来，这一方法有望应用于更复杂的天然产物和药物分子的合成中，推动有机合成化学的发展。