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上海交大刘家旺课题组:钯催化动态动力学不对称胺羰基化反应高效合成轴手性酰胺化合物

来源机构: 上海交通大学    发布时间:2024-8-27点击量:1596

轴手性羰基化合物不仅广泛存在于天然产物、生物活性分子、药物和材料中,也是一类具有优势结构的手性配体或有机催化剂,在不对称催化中具有广阔的应用前景。但是这类结构的合成往往需要繁琐的步骤,一定程度上限制了它们的进一步发展。尽管近年来不对称催化合成轴手性化合物的方法得到了空前发展,但通过不对称羰基化反应直接合成轴手性羰基化合物仍有待发展。

催化羰基化反应是合成羰基化合物最高效的方法,自19世纪30年代首次实现以来,羰基化已经成为均相催化领域工业应用规模最大的反应,通过该技术每年生产超过千万吨大宗和精细化学品。相比之下,不对称羰基化反应的发展则相对滞后,主要存在以下挑战:(1)高压CO与手性配体竞争配位,削弱了配体的手性控制能力;(2)酰基金属物种的转化能垒高,且往往是反应的决速步,需要较高的温度;(3)产生的手性羰基化合物在反应体系中易消旋化。尽管如此,在过去的几十年里仍有许多不对称羰基化反应被开发出来,但底物范围大多局限于降冰片烯、苯乙烯、环丙烯等活化的烯烃,且反应主要构筑具有中心手性的羰基化合物,利用不对称羰基化反应合成轴手性羰基化合物的方法仍有待开发。

近日,上海交通大学变革性分子前沿科学中心刘家旺课题组,利用手性钯催化剂,通过底物动态动力学不对称转化的策略,发展了外消旋联杂芳基三氟甲磺酸酯与CO以及胺类亲核试剂的不对称胺羰化反应,实现了轴手性酰胺的高效、高对映选择性合成。详细的机理研究表明:酰胺产物的杂环氮原子与NH结构之间的分子内氢键作用会加速产物的轴旋转,从而导致产物的对映选择性显著下降,而碳酸铯的使用破坏了这种分子内氢键,是反应取得高对映选择性的关键。此外,合成的部分酰胺产物可以直接作为手性三齿配体应用到铜催化的不对称自由基反应中,展示了其作为手性配体的应用潜力。

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