有机催化经典somo

有机催化经典----SOMO活化（SOMOactivation）EnantioselectiveOrganocatalysisUsingSOMOActivation.TeresaD.Beeson,AnthonyMastracchio,Jun-BaeHong,KateAshton,DavidW.C.MacMillan,Science,2007,316,582.全文链接:自从2000年以来，有机催化得到了蓬勃的发展，两种活化途径（iminium和enamine），可以实现超过60种的转化。但与lewis酸相比，有机催化可以催化的反应还远远不足，所以发展新的活化途径就显得很重要。2007年，MacMillan提出了一种全新的有机催化机理——SOMO（singlyoccupiedmolecularorbital）活化。大家知道，醛与胺反应后，能够快速的建立烯胺和亚胺的平衡，这两种活性中间体能够分别于亲电和亲核试剂反应。作者设想如果打断这种平衡，产生新的活性中间体，就能实现新的催化途径。比如，利用氧化剂氧化具有4个π电子的烯胺，得到一个带有SOMO的3个π电子的自由基正离子，从而实现新的化学转化。这一想法要想实现，必须满足以下条件。第一，氧化剂只选择性的氧化烯胺物种，而不是其他物种（比如醛，催化剂或者亚胺）。为了证明这一点，作者计算了醛，催化剂和烯胺的离子化势能（ionizationpotential），发现烯胺的IP最低，也就是说，烯胺最容易被氧化。第二，自由基正离子要能够立体选择性的亲核试剂反应（自由基反应，立体选择性很难控制）。同样，作者通过密度泛函（DFT-2）计算，自由基正离子中间体是E式构型，苄基和叔丁基屏蔽了Re面，所以亲核试剂只能从Si面进攻，这点完全与imine中间体相同。最后，自由基正离子中间体要能够与亲核试剂发生反应。这一点文献已经给出了答案，大量的文献表明自由基正离子可以参与非催化C-C，C-O，C-N，C-S，C-X等健的形成（可以想象一旦这一idea成功，又是无数文章啊！）。有了文献调研和理论计算，作者胸有成竹地开始了实验。果然不出所料，反应非常成功。作者首先选用烯丙基硅醚作为SOMOnucleophile（日后作者把能与SOMO活化的中间体反应的试剂叫做SOMOphile），无论是收率还是ee值都很好。底物的适用性也很好。接着作者扩展了该反应的适用性，发现利用这一体系可以实现醛α位的芳基化，烯基环化以及环丙烷开环。二个月之后，作者又发表了醛与烯醇硅醚的反应（J.Am.Chem.Soc.2007,129,7004,链接）。最后，来探讨一下，催化剂再生的问题。这篇文章中，作者并没有画催化循环图，也没在正文中说明催化剂如何再生，只在注释25提到，Mechanistically,wespeculatethatadditionoftheπ-richallylsilanetotheradical-cationspeciesresultsintheformationofaβ-silylradicalthatundergoesrapidoxidationtothecorrespondingβ-silylcationbeforesilyleliminationwithconcomitantolefinformation。我试着画了一下催化循环图。从图中可以看出，要想完成循环，需要2当量的CAN，最后要产生一个三甲基硅正离子，这一正离子很可能被水淬灭，形成硅醇。所以水在该反应也很重要。作者提到，如果使用DME作为溶剂，不需要作无水处理。如果使用无水溶剂，则需要加入1-5当量的水才能得到好的结果。