山东大学徐政虎课题组在[2.2]对环芳烷平面手性构建方面取得系列进展

近日，化学与化工学院徐政虎课题组在[2.2]对环芳烷的去对称化和构建平面手性方面取得系列进展，相关成果以“A Desymmetric Dearomatization Cyclopropanation of [2.2]Paracyclophane”“Strained Dehydro-[2,2]-paracyclophane Enabled Planar Chirality Construction and [2.2]Paracyclophane Functionalization”发表于中国化学会旗舰期刊CCS Chem.、Angew. Chem. Int. Ed.上，山东大学教授徐政虎、北京大学教授余志祥为共同通讯作者，山东大学为第一作者单位。

[2.2]对环芳烷即对二甲苯的二聚体。由于受到两侧亚乙基的牵制，[2.2]对环芳烷的两个苯环几乎完全重叠且无法旋转。因此，取代的[2.2]对环芳烷作为一类面手性分子可以提供稳定的手性环境。由于这一特性，手性[2.2]对环芳烷在有机发光材料、金属有机骨架材料、高分子化学和不对称催化中有广阔的应用前景。但是，由于具有高度对称性而缺少导向基团且分子中只存在惰性共价键，[2.2]对环芳烷的手性构建是公认的难题，手性[2.2]对环芳烷的高效合成是限制这类分子应用的重要因素。在此之前，手性[2.2]对环芳烷的获得主要依赖于外消旋的取代[2.2]对环芳烷的化学拆分和动力学拆分，非取代[2.2]对环芳烷的直接去对称化没有过报道。

图1.双核铑(II)催化的不对称[2.2]对环芳烷环丙烷化反应

为解决直接不对称合成手性[2.2]对环芳烷这一难题，徐政虎教授课题组首先提出了利用高活性的笼状金属卡宾与底物之间的多点位弱相互作用，实现无取代[2.2]对环芳烷的手性识别和直接官能化的合成策略。从这一思路出发，徐政虎课题组成功实现了手性双核铑(II)催化的无取代[2.2]对环芳烷的不对称环丙烷化反应，构建了具有复杂多环结构的手性[2.2]对环芳烷衍生物，并对这一类产物可能存在的手性诱导活性进行了初步探索。研究通过DFT计算揭示了金属卡宾对[2.2]对环芳烷进行手性识别的关键步骤。相关研究成果以“A Desymmetric Dearomatization Cyclopropanation of [2.2]Paracyclophane”为题，发表在CCS Chemistry（DOI: 10.31635/ccschem.024.202404067）。山东大学化学与化工学院博士研究生陈东、北京大学博士研究生周艺为共同第一作者。

图2. 基于环芳炔中间体合成环芳衍生物及构建平面手性

为提高惰性惰性芳环的反应活性，徐政虎教授课题组利用Kobayashi型苯炔前体温和可控，兼容性强的特点，首次设计并合成了[2.2]对环芳烷的Kobayashi型苯炔前体，并借助铜催化的不对称氢官能化反应，实现了乙炔基[2.2]对环芳烷的高效对映选择性合成。这类化合物的衍生化途径多样，可以合成多种手性[2.2]对环芳烷衍生物，具有广阔的应用前景。此外，余志祥教授团队对[2.2]对环芳烷的苯炔中间体和反应手性构建的关键步骤进行了DFT计算，解释了反应的机理。相关研究成果以“Strained Dehydro-[2,2]-paracyclophane Enabled Planar Chirality Construction and [2.2]Paracyclophane Functionalization”为题，发表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202420667）。山东大学化学与化工学院博士研究生张雪为第一作者。

上述研究工作得到了国家自然科学基金和山东省泰山学者特聘专家项目的资助。