▲ 共同第一作者：张磊，何佳妮，良俞辰；共同通讯作者：彭勃，汪志祥     

DOI：10.1002/anie.201900434             

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高选择性芳烃 [5,5]-σ 重排反应鲜有报道。我们利用先前发展的 ｢组装/脱质子/重排｣ 策略，进一步发展了芳基亚砜与烯丙基腈的高选择性 [5,5]-σ 重排反应，从而实现了芳基亚砜的对位 C-H 键的高选择官能团化。

研究背景

受到绿色化学理念的影响，C-H 键直接官能团化成为合成方法学研究的热点领域之一。其中，芳烃的不同位点的 C-H 键选择性官能团化吸引了越来越多合成化学家的关注。芳烃的 [5,5]-σ 重排反应可以在无催化剂，无金属试剂的条件下，实现苯环对位 C-H 键的直接官能团化。早在 1986 年 Naruta 等人就报道了苯基二烯基醚在 Lewis 酸作用下发生 Claisen 重排，该反应就是典型的 [5,5]-σ 重排反应(J. Org. Chem. 1986, 51, 5083)。但由于底物较为受限，没有受到太多关注。联苯胺的重排(Tetrahedron 2016, 72, 3151.)，苯酚与亚胺醌衍生物的重排(Org. Lett. 2017, 19, 3823),也均经历了 [5,5]-σ 重排的过程，但底物结构局限性较大。因此,实现高选择性的 [5,5]-σ 重排反应具有较大挑战。 

研究出发点

2017 年，我们课题组现发芳基亚砜与烷基腈，可以通过 ｢组装/脱质子｣ 的反应模式，实现两者的 [3,3]-σ 重排反应(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 4211.)。受此项研究启发，我们与中国科学院大学汪志祥课题组合作，发展了芳基亚砜与烯丙基腈的 [5,5]-σ 重排反应。

图文解析

我们首先以二苯基亚砜 1a 与烯丙基腈 2a 为模板底物进行条件优化。我们发现采用相对较低的反应温度可以显著提高对位重排的产物 4aa 的产率。另外，值得注意的是碱的选择对反应的选择性至关重要，DABCO 要优于其它的碱，可以高选择性地给出对位官能团化的 4aa。目前，碱对区域选择性影响的原因尚不清楚，仍有待进一步研究。

▲ 图 1. 条件优化

随后研究发现，反应具有高度地官能团兼容性以及较宽的底物适用范围。卤代烷烃、卤代芳烃、羰基官能团、胺、硝基等官能团都能被反应很好地兼容。反应放大到 10 g 后，仍然能保持较高收率（70 %）。优异的官能团兼容性以及克级制备能力，为反应的后续应用奠定了基础。

▲ 图 2. 底物拓展

[3,3]-σ 重排反应是该 [5,5]-σ 重排反应最大的竞争反应。中国科学院大学汪志祥研究员课题组通过理论计算，揭示了反应高选择性的原因。研究表明，[3,3] 或 [5,5]- σ 重排的过渡态都涉及烯酮亚胺结构 ｢C=C=N｣。该结构具有一定刚性，不利于形成环较小的 [3,3]-σ 重排过渡态（六元环）。而 [5,5]-σ 重排具有更大的十元环过渡态，能够有效消解烯酮亚胺的刚性，降低自身位垒，因而成为更有利的过程。（具体内容，请参考原文）

总结与展望

本文利用 ｢组装/脱质子｣ 策略，发展了芳基亚砜与烯丙基腈的选择性 [5,5]-σ 重排，实现了芳基亚砜对位 C-H 键的高选择性官能团化。为芳烃 [5,5]-σ 重排反应提供了一种全新的策略。

课题组介绍

彭勃博士， 2004 年本科毕业于南京理工大学，2010 年博士毕业于大连理工大学，随后在德国马普研究所和美国伊利诺伊大学香槟分校开展博士后研究，2015 年任浙江师范大学 ｢钱江学者｣ 特聘教授，2016 年入选浙江省 151 人才工程第一层次。目前，课题组主要研究方向包括：1）高亲电性有机中间体的构建与反应性研究；2）有机氟化合物的官能团转化；3）含氟药物中间体以及含氟功能材料的合成。如上文介绍，课题组首次实现了芳基亚砜的氰烷基化反应(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 4211)。该论文成为 JACS 当月阅读量前 20 位论文，同时也是浙师大教师第一次在 JACS 发表第一署名单位且唯一通讯单位的研究论文。去年，课题组再次挑战芳基高价碘的重排反应，发现了一种芳基高价碘参与的急速重排反应 (Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9078)。今年，课题组再次调整芳烃的σ重排反应，实现了上述高选择性芳烃[5,5]-σ重排反应（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201900434.）。