导读

南方科技大学谭斌团队报道了无需金属催化即可实现异喹啉和2-萘酚的直接氧化交叉偶联反应，并能以高收率得到底物范围广泛的QUINOL及其衍生物。此外，该报道还成功实现了NHC催化QUINOL氮氧化物的动力学拆分过程，能以高对映选择性得到轴手性QUINOL氮氧化物及其衍生物。通过简单的衍生反应，上述产物可以转化为相应的手性配体QUINAP。该成果发表在Nat. Commun.上（DOI: 10.1038/s41467-021-22621-2）。

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1-(异喹啉-1-基)萘-2-醇（QUINOL）及其衍生物是一类具有代表性的轴手性类化合物，可广泛用作手性催化剂和配体，同时还能作为新型有机染料（Fig. 1a）。因此，发展新的1-(异喹啉-1-基)萘-2-醇类化合物的合成方法受到化学家们的广泛关注。传统的Suzuki-Miyaura偶联反应一般在过渡金属催化作用下反应且需要对偶联反应的底物进行预官能团化，这不仅提高了反应难度，降低了原子利用率，同时也提高了生产成本（Fig. 1b）。而基于N-活化模式的缺电子N-杂芳烃的亲核性C-H键官能团化反应即去芳构化亲核加成/氧化再芳构化串联反应则能成功解决上述问题。基于上述背景研究，南方科技大学谭斌团队报道了不需要金属催化即可实现异喹啉与2-萘酚的选择性芳基亲核加成/氧化再芳构化串联反应，并能以高收率得到底物范围广泛的QUINOL及其衍生物。同时，作者利用NHC催化1-(异喹啉-1-基)萘-2-醇氮氧化物的动力学拆分过程可以高对映选择性得到轴手性1-(异喹啉-1-基)萘-2-醇氮氧化物及其酰基化产物（Fig. 1c）。

（图片来源：Nat. Commun.）

作者以2-萘酚1a与异喹啉2a为模板底物，通过对活化试剂、添加物以及温度等条件进行筛选，确定最优条件为（Fig. 2&3）：1.0 eq. Tf2O为活化试剂，5Å 分子筛为添加物，DCM为溶剂，在-50 ℃或-78 ℃条件下反应0.5 h后移至室温继续搅拌2 h，简单处理得到中间体B。中间体B与K2CO3溶于DMSO中，并置于60 ℃反应3 h，反应最终能以98%的收率得到产物3a。

（图片来源：Nat. Commun.）

（图片来源：Nat. Commun.）

在最优反应条件下，作者对底物的底物范围进行了考察（Fig. 4）。各种吸电子、给电子取代、酯、氰基、乙酰基等官能团取代的2-萘酚以及各种取代的异喹啉均能较好地适应反应条件，能以良好至优秀的收率得到相应产物。值得一提的是，该方法能有效地得到传统偶联反应中不能得到的溴代产物。

（图片来源：Nat. Commun.）

为了进一步得到更为稳定的QUINOL氮氧化物，作者发展了NHC催化QUINOL氮氧化物与不饱和醛的动力学拆分过程，从而可以得到两种轴手性QUINOL氮氧化物（Fig. 5）。在最优反应条件下，该反应最终能以43%的收率和>99%的对映选择性得到轴手性QUINOL氮氧化物(R)-4a，同时以45%的收率和93%的对映选择性得到酰基化产物5a。此外，该反应的底物适应性广泛，各种取代的底物均能以较好地收率和优异的对映选择性得到相应产物。其中，(R)-4a的绝对构型通过单晶确定。

（图片来源：Nat. Commun.）

为了证明反应的应用潜力，作者进行了克级反应和衍生反应（Fig. 6）。将1a扩大至50 mmol，该偶联反应仍能以92%的收率得到产物3a。同时，经过简单的衍生反应，作者可将3a或(R)-4a转化为相应的消旋膦配体QUINOL或手性膦配体 (R)-QUINOL。

（图片来源：Nat. Commun.）

紧接着，作者进行了对照实验并提出了该反应的反应机理（Fig. 7）。首先，Tf2O活化异喹啉2a生成酰基异喹啉中间体A。然后，2-萘酚1a 的C1位选择性与中间体A发生亲核去芳构化反应生成中间体B。最后，中间体B发生氧化芳构化过程生成目标产物3a。值得注意的是，该反应的最后一步有两种可能的途径即碱促进的氧化还原过程（Fig. 7a，途径I）或酰胺水解-芳构化驱动的氧化串联过程（Fig. 7a，途径II）。为了阐明该反应机理，作者进行了对照实验（Fig. 7b）。在标准条件下，中间体B的氢化产物7以96％的收率得到化合物8而不是产物9，从而间接排除了途径II的可能性。此外，该对照实验的结果表明Tf2O不仅是异喹啉的活化剂，还是芳构化过程的氧化剂。

（图片来源：Nat. Commun.）

小结：南方科技大学谭斌团队报道了无需金属催化即可实现异喹啉和2-萘酚的直接氧化交叉偶联反应，并能以高收率得到底物范围广泛的QUINOL及其衍生物。此外，该报道还成功实现了NHC催化QUINOL氮氧化物的动力学拆分过程，能以高对映选择性得到轴手性QUINOL氮氧化物及其衍生物。通过简单的衍生反应，上述产物可以转化为相应的手性配体QUINAP。

撰稿人：暖冬