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【有机】西湖大学邓力教授团队JACS：催化不对称亚胺交叉偶联反应

时间：2023-02-26 来源： 浏览：

【有机】西湖大学邓力教授团队JACS：催化不对称亚胺交叉偶联反应

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近日， 西湖大学理学院邓力 教授团队在《美国化学会志》（ J. Am. Chem. Soc. ）发表研究论文， 利用新的金鸡纳碱相转移催化剂实现了催化不对称亚胺交叉偶联反应，为手性邻二胺的不对称合成建立了一种新的方法。 第一作者为2019级博士研究生 韩向磊 ，通讯作者是 邓力 教授和 罗济生 助理研究员。该研究得到了国家自然科学基金委和浙江省科学技术厅的经费支持。
手性邻二胺作为一种重要的化学结构单元，常存在于具有生物活性的天然产物及药物分子中，也可用作不对称合成中的金属催化剂配体、有机催化剂及手性辅基。亚胺的偶联是最简单、直接构建邻二胺分子的策略 (图1a)。然而，实现亚胺的不对称交叉偶联反应不仅面临着立体选择性的挑战，还需要克服自身偶联反应等化学选择性的挑战，所以一直以来是合成领域的一大难题。邓力团队基于本课题组发展的亚胺极性翻转策略，设想将一个亚胺活化为亲核试剂，而另一个亚胺仍然是亲电试剂，从而有效避免亚胺之间的自身偶联，进而实现亚胺的高立体选择性交叉偶联 (图1b)。

图1. 催化不对称亚胺偶联反应和作者设想
以0.5 mol%的CD- 1 作为催化剂，作者对亚胺交叉偶联反应进行了探索。尽管目标产物 3A 的dr>20:1，ee值为97％，但是副产物 4A 为主要产物 (3A/4A = 32/68; entry1)。随后作者通过筛选酚添加剂和降低反应温度，进一步提高了反应的转化率和区域选择性 (entry 2-3)，但是副产物 4A 仍然为主要产物。作者推测将CD- 1 的乙烯基团修饰成一个大位阻基团可以提供空间位阻遮挡象限 N -C 2 -C 6 -C 12 。从而提高反应的区域选择性。最终作者设计并合成了CD- 7 ，该催化剂大幅地提高了区域选择性（ 3A/4A = 80/20, entry7）。

图2. 催化剂改造及条件优化表格
在拿到最优反应条件后，作者对底物的适用性进行了考察，从反应结果来看，反应具有良好的底物普适性和官能团兼容性 (图3)。

图3. 底物适用性考察
为了探明CD- 7 提高区域选择性的原因，以及大位阻的硅基醚基团的引入如何影响催化剂与亚胺 2A 之间的相互作用。作者通过核磁滴定实验研究了催化剂和亲电试剂亚胺 2A 之间的相关作用。核磁滴定实验结果表明，CD- 10 的两个象限 N -C 2 -C 6 -C 12 和 N -C 2 -C 8 -C 12 均与 2A 存在相互作用 (图4c)，而CD- 7 由于大位阻硅烷基醚基团的引入，主要在象限 N -C 2 -C 8 -C 12 中与 2A 发生相互作用 (图4b)，因此提高了反应的区域选择性。这些催化机理研究不仅揭示了季铵盐相转移催化剂与亲电试剂具有氢键作用，而且展示了对该作用的调控对催化剂性能的开发和提升具有重要意义。这些有关催化机理的新认知对于手性相转移催化的开发和理性设计具有指导意义。

图4. 核磁共振氢谱滴定研究实验
综上，西湖大学邓力教授团队发展了一种有机催化的不对称亚胺交叉偶联反应。在0.5 mol%的催化剂载量下，该反应以非常高的对映选择性和非对映选择性得到手性邻二胺化合物。该反应的成功发展源于一种新的手性金鸡纳碱相转移催化剂的开发，催化剂的成功开发得益于对催化剂亲电试剂相互作用的研究。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Catalytic Asymmetric Imine Cross-Coupling Reaction
Xiang-Lei Han, Bin Hu, Chao Fei, Zhe Li, Yang Yu, Cheng Cheng, Bruce Foxman, Jisheng Luo*, and Li Deng*
J. Am. Chem. Soc ., 2023 , DOI: 10.1021/jacs.3c00051
研究团队简介
西湖大学邓力实验室通过研发高效且实用的手性有机催化剂，以发展高选择性不对称合成新反应。邓力团队自2000年以来一直引领着弱键有机催化的建立和发展，许多新反应已经在导向性和多样性合成中得到了广泛应用，同时也已被应用于手性物质的工业生产。
目前，课题组在 有机合成化学、催化反应等方向拟招聘博士后3人，科研助理2人 ，诚挚欢迎对有机化学有浓厚兴趣优秀青年人才加入（deng_lab@westlake.ede.cn）。
https://www.x-mol.com/university/faculty/66104
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