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催化不对称借氢串联反应同时实现烯丙醇的动力学拆分与精准转化

发布时间:2021-11-12浏览次数:248

       醇是自然界与实验室中常见的化学合成原料,但其反应活性相对较低。通过使用高效的催化剂去除氢,可以将不活泼的醇氧化为更具活性的羰基化合物(例如醛或酮),然后将羰基化合物进行转化,最后由催化剂还原将氢归还,这种方法被称为“借氢串联反应”。催化不对称借氢串联反应是近年来发展的一种合成手性醇或手性胺等化合物的方法,已成为一个颇受关注的绿色合成策略。

       以消旋的烯丙醇作为底物,在合适的手性催化剂的作用下,通过借氢串联反应,可以实现一系列具有潜在利用价值的转化,包括:1)动力学拆分烯丙醇,分别得到手性富集的烯丙醇和a,b-不饱和酮;2)亲核试剂经1,4-加成得到b-取代的羰基化合物中间体;3)不对称氢化还原羰基化合物中间体生成g-取代的手性二级醇。由于借氢串联反应的可逆性,准确将其停留在不同的反应阶段,同时实现手性控制是一项较大的挑战;尤其是实现第三阶段,要求手性催化剂既可以手性识别烯丙醇,又可以不对称还原羰基化合物中间体,这需要手性催化剂具备较强的兼容性。

       近日,南方科技大学格拉布斯研究院邢祥友副研究员和化学系余沛源副教授合作,使用单一手性钌催化剂,在实现烯丙醇的动力学拆分的同时,经借氢串联反应制备了一系列γ-取代的手性二级醇,并通过对反应条件优化与调控,精确实现了串联反应过程的分步控制。

       作者通过DFT计算对该反应的机理进行了探索,其中对关键过渡态的研究发现,催化剂与底物之间的非共价相互作用(π-π堆积)很可能对控制反应的立体选择性(手性识别与手性诱导)起到了决定性的作用。

       在该工作中,南方科技大学邢祥友和余沛源团队利用单一手性的钌催化剂以及合适的氢源或氢受体,通过借氢串联反应同时实现了烯丙醇的高效动力学拆分与转化。实验和理论计算共同揭示了非共价相互作用在立体化学控制方面的重要作用。作者期望在这个工作的基础上,将来能够进一步的利用非共价相互作用等电子效应,来设计更加高效有用的不对称催化反应。