1,2-氨基醇單元是一類重要的基團,廣泛存在于天然產(chǎn)物、藥物活性分子及配體結(jié)構(gòu)中。據(jù)估計,大約有300000個化合物具有這個單元,其中有>2000個天然產(chǎn)物,>80個FDA批準的藥物和>100個候選藥物(Figure 1)。因此,這類結(jié)構(gòu)的合成引起了化學工作者的廣泛興趣。在傳統(tǒng)方法中,可以采用胺類化合物對環(huán)氧結(jié)構(gòu)進行親核進攻得到此類產(chǎn)物,但環(huán)氧化合物活性太高且難以制備,因此這種方法的選擇性不高。另一種方法則是采用碳負離子對羰基親核加成得到此類產(chǎn)物,然而這種方法發(fā)展較緩慢,主要是由于α-氮取代的碳負離子難以合成(α-氮原子對碳負離子具有去穩(wěn)定化作用)。目前,合成α-氮取代的碳負離子的方法主要依賴于錫試劑,但這種方法毒性較大、原子經(jīng)濟型低、官能團耐受性差。
有機鉻試劑作為親核試劑具有獨特的優(yōu)勢,鉻試劑不僅官能團耐受性較好,而且對于醛類化合物有著良好的選擇性。因此,有機鉻試劑對羰基的加成反應,即Nozaki-Hiyama-Kishi(NHK)反應,被廣泛應用于有機合成中,。雖然許多鉻試劑可以采用傳統(tǒng)NHK反應的條件生成(即鎳催化的有機鹵代物與鉻物種的還原金屬化反應),然而,烷基鉻試劑合成卻較難。Takai、Shenvi和Baran課題組分別發(fā)展了合成烷基鉻試劑的方法,這大大擴展了鉻介導的羰基官能團化反應的底物范圍。然而,這些方法中仍然需要當量的鉻鹽,同時,α-氨基烷基鉻物種無法用這些方法合成。最近,德國明斯特大學的Frank Glorius課題組發(fā)展了一種催化的方法來合成α-氨基烷基鉻物種,為1,2-氨基醇的合成提供了一種簡單、溫和的合成方法。相關研究成果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上(DOI: 10.1021/jacs.9b12053)。
(來源:J. Am. Chem. Soc.)
首先,作者采用苯丙醛1a與α-硅基胺2a為模板底物進行條件優(yōu)化(Table 1)。通過對光敏劑、鉻鹽等條件的優(yōu)化,作者確定了反應的最優(yōu)反應條件為:[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)][PF6](Ir-2)為光敏劑、三氯化鉻為鉻鹽、DMA為溶劑,底物于藍光照射下室溫反應2 h,最終以92%的收率得到產(chǎn)物。值得一提的是,反應對于水分敏感,但是光照強度、溫度和反應濃度等條件對于反應體系影響較小。
(來源:J. Am. Chem. Soc.)
確定最優(yōu)反應條件后,作者隨后對反應的底物范圍進行了擴展(Table 2)。許多氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)均能很好地參與到反應中,環(huán)的大小對于反應影響較小,開環(huán)的胺類化合物也能以高收率得到產(chǎn)物。但是,二級α-氨基烷基鉻試劑不能有效參與到反應中。對于芳香醛底物,只能以中等收率得到產(chǎn)物,這主要是由于反應產(chǎn)生了頻哪醇偶聯(lián)的產(chǎn)物。該反應具有良好的官能團耐受性,三級胺、烯烴、芳基鹵代物等基團均能兼容反應條件。同時,反應體系對于醛類化合物與酮類化合物具有良好選擇性。
隨后,作者又實現(xiàn)了酮類化合物的烷基化這一挑戰(zhàn)性的過程。環(huán)狀、非環(huán)狀及?;杞Y(jié)構(gòu)均能很好地參與到反應中。
(來源:J. Am. Chem. Soc.)
最后,作者通過對反應的機理研究,得到以下結(jié)論:1)反應經(jīng)還原淬滅過程;2)反應體系中經(jīng)σ-鍵復分解過程產(chǎn)生α-氨基烷基鉻試劑。
小結(jié):Frank Glorius課題組采用鉻/光協(xié)同催化的方式,發(fā)展了一種溫和、選擇性高的方法來合成α-氨基烷基鉻試劑,從而實現(xiàn)了1,2-氨基醇的合成。