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【有机】四川大学王天利课题组Angew：肽-季鏻盐催化合成手性螺旋烯分子

时间：2023-10-23 来源：浏览：

【有机】四川大学王天利课题组Angew：肽-季鏻盐催化合成手性螺旋烯分子

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螺烯是一类非平面螺旋形分子，通常由多个芳香环或芳香杂环邻位稠合组成，该类分子因其独特的扭曲结构在材料科学、分子识别和不对称催化等领域有着十分重要的作用。然而，由于缺乏理性的底物设计、合适的反应选择以及高效的催化剂体系，手性含磷螺旋烯分子的催化不对称合成仍面临重大挑战。近日， 四川大学王天利 团队通过对有机反应进行巧妙和理性设计， 利用手性肽-季鏻盐催化的动态动力学拆分转化实现了两类新型含磷螺旋手性化合物的高效不对称合成。

四川大学王天利课题组一直致力于手性肽-季鏻盐催化的不对称合成化学研究，她们开发了一系列新型高效的仿酶类手性肽-季鏻盐催化剂，并在若干有机反应中获得成功应用。基于手性螺旋含磷化合物的重要性和其不对称合成所面临的研究挑战，该课题组首先通过计算化学（DFT）研究了3号位碳具有不同取代的氧杂[5]螺烯的翻转能垒及其半衰期。计算结果表明当没有任何取代基时，其翻转能垒只有15.7 kcal/mol，室温下的半衰期是36.4 ms，这意味着其在室温下可以发生快速的构型翻转。取代基的大小与其构象稳定性密切相关，当3号位取代基为二苯基氧膦基团时，其翻转能垒高达28.9 kcal/mol，室温下的半衰期为4.8万小时，这一结果表明该类螺旋骨架非常稳定。基于前期的理论计算结果，作者设计了呋喃3号位无取代基的氧杂[5]螺烯，以 手性肽-季鏻盐作为有机催化剂 ，利用 不对称phospha-Michael加成和phospha-Michael加成/铜催化氧化串联 两种反应策略， 以动态动力学拆分方式首次实现了两类新型含磷螺旋手性分子的高效不对称合成。 该反应表现出非常优秀的反应活性、对映选择性和底物普适性，这一研究为新型螺旋含磷配体和催化剂的开发提供了新的方法（图1C）。

图1. 肽-季鏻盐催化动态动力学拆分构建螺旋含磷分子

作者通过该反应的克级反应和产物衍生，成功实现了一系列新型螺旋手性膦配体的合成，作者将这类膦配体用于Pd催化的不对称烯丙基烷基化/氨基化/芳基化和羟基化反应，结果发现都能取得非常优异的催化活性和立体选择性（图2B），该结果证实了这类螺旋手性膦配体在不对称催化领域的应用潜力。此外，作者通过催化剂控制实验、氢键滴定等系列机理实验证实了该体系中氢键和离子对协同在手性诱导过程中起着关键作用。

图2. 克级反应/衍生和在不对称催化反应中的应用。

总结

作者分别通过手性肽-季鏻盐（PPS）催化的磷杂-Michael加成、以及PPS催化磷杂-Michael加成/Cu-催化氧化芳构化的串联策略，首次实现了两类新型含磷螺旋手性化合物的高效不对称合成，并由此进一步合成了结构新颖的螺旋手性膦配体和催化剂，为手性膦类化合物增添了新家族成员。该研究成果近期发表在 Angew. Chem. Int. Ed. 上，文章的第一作者是四川大学博士研究生 吴佳鸿 。

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