【有机】陕西师范大学李兴伟课题组：铑催化高区域选择性、高对映选择性实现二烯烃的三组分碳胺化反应
（图片来源：ACS Catal.）
首先，作者利用苯甲酰基吡咯烷1、1-对甲苯基丁二烯2和甲基二恶唑酮3作为模板底物进行条件优化（Table 1）。通过对催化剂、溶剂、添加剂以及反应温度等条件的筛选，得出以4 mol% (R)-Rh4为催化剂、AgBF4/AgOPiv作为添加剂、底物在DCM溶剂中20 °C下反应24小时为最优反应条件。值得注意的是，在优化的所有条件中，都仅获得了1,2-碳胺化的产物，并且双键的构型为E式构型。
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随后，作者对底物的适应性展开调查（Scheme 2）。实验结果证明，该反应具有很好的底物适应性，许多具有不同取代基的底物都可以顺利实现此转化过程且产率良好。值得指出的是，所有的例子中均没有分离到1,4-碳胺化的产物，并且双键的构型均为E式构型。
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接下来，作者简要地对产物的合成应用进行了探索（Scheme 3）。在所有的转化中基本上没有检测到对映体纯度的降低。
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为了更深入地了解此反应的机理，作者进行了一系列控制实验（Scheme 4）。首先作者利用计量反应合成出Cp*Rh(III) π-烯丙基络合物47，并利用其作为催化活性物种实现了1、简单的丁二烯以及3的偶联。此结果表明了C-H断裂和π-烯丙基物种在催化循环中的关联性（Scheme 4a）。此外，双组分偶联控制实验表明，尽管反应会有发生双组分反应的趋势，但三组分反应效果良好。这表明通过C-H活化得到的Rh-芳基化合物优先与二烯反应，其反应顺序受π-烯丙基物种的动力学反应活性和热力学稳定性影响（Scheme 4b）。KIE实验表明C-H键断裂步骤可能为此反应的决速步骤（Scheme 4c）。此外，H/D交换实验表明C-H键的断裂为不可逆过程（Scheme 4d）。因此，该反应可能首先通过芳烃的C-H活化，然后区域选择性插入二烯烃得到一个Rh(III) π-烯丙基中间体。随后二恶唑发生配位以及脱羧产生活性Rh(V)烯丙基乃春物种。最后中间体经历C(烯丙基)-N键的还原消除，以较好的区域选择性和立体选择性得到1,2-碳胺化产物。在C-N键还原消除的过程中，空间上位阻较大的酰胺导向基是面向前方的，这使得烯丙基就在后面了（Scheme 4e）。由于胺化过程发生在烯丙基的Si面，因此得到了预期的(S)构型产物。
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由于外消旋偶联和不对称偶联具有相同的区域选择性，且区域选择性并不取决于催化剂。因此作者利用DFT计算对1、2和3的外消旋反应的区域选择性进行了简单的探索（Figure 1）。通过还原消除得到的1,2-碳胺化产物的自由能垒仅为4.2 kcal/mol，比得到1,4-碳胺化产物低3.1 kcal/mol。在TS中，乃春中的甲基与大位阻的吡咯烷或苯基之间存在最小的空间排斥力；而在TS’中，乃春的甲基远离大位阻的吡咯烷基团，但是在乃春和苯基之间引入了空间位阻。作者报道的1,2-碳胺化与Glorius报道的1,4-选择性反应相反，反应的区域选择性似乎是由芳烃（导向基）和胺化试剂的立体效应共同控制的。
（图片来源：ACS Catal.）
总结：陕西师范大学李兴伟课题组实现了铑催化的芳烃、二烯烃以及二恶唑酮的高对映选择性三组分碳胺化反应。反应通过C-H活化途径生成动力学活性和热力学稳定的π-烯丙基中间体。该反应条件温和，具有良好的1,2-区域选择性和高对映选择性，是比较少见的三组分对映选择性C-H活化过程。此外，作者对该反应的机理进行了探讨，并对其区域选择性进行了解释。