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前沿科技 | 中科院科学家在催化不对称共轭膦氢化研究中取得进展2021-02-06
催化不对称共轭加成反应是构建碳-碳键和碳-杂键的高效方法之一。在催化不对称共轭加成中,常见的缺电子烯烃底物包括α,β-不饱和醛、α,β-不饱和酮、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、α,β-不饱和硝基化合物及α,β-不饱和砜等。然而,α,β-不饱和酰胺的底物局限于活化的酰胺,普通α,β-不饱和酰胺由于其较低的亲电性,在不对称催化中应用较少。酰胺基团是药物分子和天然产物中常见的结构片段,因此,开发基于普通α,β-不饱和酰胺的催化不对称加成反应具有重要意义。
  中国科学院科学家团队——上海有机化学研究所天然产物有机合成化学重点实验室研究员殷亮课题组致力于研究铜催化的不对称反应。在前期研究中,研究人员发现,二芳基膦氢在铜催化剂(一价铜-双膦络合物)和有机碱的作用下,生成铜-二芳基膦物种,该物种被用于对α,β-不饱和硫代膦的共轭亲核加成反应,以高立体选择性构建了系列手性1,2-双膦衍生物(Angew. Chem. Int. Ed. 2020,59,7057-7062)。 
  近期,研究人员将该物种用于普通α,β-不饱和酰胺的催化不对称共轭膦氢化反应中,取得新进展(J. Am. Chem. Soc. 2020,DOI:10.1021/jacs.0c09654)。研究发现,铜-二芳基膦物种的强亲核性可弥补普通的α,β-不饱和酰胺的弱亲电性,从而实现对其的不对称共轭加成反应。该反应的产率、立体选择性、底物兼容性好(RCONH2类型的酰胺仍可适用),反应条件温和,具有100%的原子经济性;该反应被用于不对称二芳基膦氢的动态动力学拆分,构建了一系列具有膦手性的膦-酰胺类化合物。研究人员利用核磁共振氢谱进行机理研究,结果表明,二苯基膦氢先和铜催化剂络合,随后才发生脱质子;利用核磁共振磷谱进行机理研究,结果显示,Cu(I)-(R,RP)-TANIAPHOS络合物在过量二苯基膦氢存在的情况下,仍具较好稳定性,这是该反应能够取得优秀不对称诱导的关键。研究人员利用该方法学,合成了一个手性Pincer型双膦-钯络合物,该络合物在查尔酮的不对称共轭膦氢化反应中表现出优秀的不对称催化效果,表明该方法学在不对称合成中的潜在应用性。
  该研究由硕士研究生李彦博和田虎共同完成,研究工作得到国家自然科学基金委、中科院、上海市科委、上海有机所、中科院天然产物有机合成化学重点实验室的支持。
一价铜催化的不饱和酰胺的不对称共轭膦氢化反应
(来源:中国科学院)