黄湧教授课题组在选择性氢转移策略方面取得新进展

作者:scbb    时间:2017-05-17 14:36:26    点击率:

       选择性氢转移策略(质子转移,氢自由基转移,氢负转移)是诸多化学反应的研究模版。近日,北京大学深圳研究生院黄湧教授课题组通过不对称质子转移策略,实现β-双取代烯醛底物的高对映选择性氢化硫酯化反应,在美国化学会志上发表题为“Enantioselective β-Protonation of Enals via a Shuttling Strategy”的论文J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.7b02889)。

       该质子转移过程基于协同催化体系(synergistic catalysis),使用氮杂卡宾催化剂(NHC)活化较具挑战性的β-alkyl-β-disubstituted enal形成β-极性反转的高烯醇中间体(homoenolate)。以原位形成的催化量奎宁环盐作为质子穿梭试剂(proton shuttle),在促进β-质子转移效率的同时加强活性质子对高烯醇中间体β位的手性识别能力。二者协同促进光学纯β-手性硫酯化合物的高效构建,而硫酯的后期官能团转化可获取多种β-手性羰基化合物并作为关键合成子。机理研究方面,加入酸性合适的Brønsted酸添加剂或者预先制备的奎宁环三氟甲磺酸盐均可实现高对映选择性,而非手性氮杂卡宾与手性奎宁的联用亦可得到一定的对映选择性,据此证明质子穿梭添加剂诱导的选择性氢转移是该协同催化策略的核心关键点。

 

 

氮杂卡宾介导的不对称β-质子转移

 

       在黄湧教授与北卡罗来纳大学教堂山分校David A. Nicewicz教授(鹏程学者特聘教授)另一合作研究中,该策略被应用于可见光及有机小分子协同催化体系,高效构建多取代1,2,3,4-四氢萘衍生物,在德国应用化学上发表题为“Visible-Light-Mediated [4 + 2] Cycloaddition of Styrenes: Synthesis of Tetralin Derivatives”的论文(Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201702940)

       1,2,3,4-四氢萘结构广泛存在于众多具有重要生物活性的天然产物和药物分子中,同时也是一类重要的有机中间体。用传统化学转化来合成该类化合物需要剧烈的反应条件,并且需要多步转化。而在协同催化体系下,以有机染料吖啶四氟硼酸盐(Mes-Acr+)作为光催化剂,有机小分子二苯二硫醚(PhSSPh)作为氢转移催化剂,实现苯乙烯的高度选择性杂二聚反应,同时以高非对映选择性(dr > 20:1)合成了一系列多环骨架(6/6/6/6、6/5/6/6、6/7/6、6/6/6)。氘代实验提供了一种可能的反应机理:可见光促进碳碳键的直接构建、串联关环、质子转移及后续氢自由基转移过程。该方法学不仅为1,2,3,4-四氢萘提供了新的合成路径,同时也对光催化的烯烃官能团化起到推动作用。

 

协同催化[4+2]环加成反应

 

       以上工作依托于北京大学深圳研究生院化学基因组学平台,得到了国家自然科学基金委员会、广东特支计划、广东省自然科学基金、深圳市孔雀团队计划及深圳市科技创新委员会的资助。(文字/陈杰安、王雷锋)