上海有機所
在烯丙位不對稱碳氫官能團化方面取得研究進展
中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所金屬有機化學(xué)國家重點實驗室孟繁柯課題組一直致力于鈷催化的不對稱反應(yīng)研究，他們發(fā)展了一系列二價鈷催化環(huán)丙烯的不對稱氫官能團化反應(yīng)（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 11049 –11053，Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 2694–2698）。近期，該團隊通過一價鈷與碳碳不飽和鍵的強配位作用促進烯丙位碳氫鍵的活化，實現(xiàn)化學(xué)選擇性產(chǎn)生烯丙基一價鈷中間體，并與醛和a-酮酯發(fā)生區(qū)域、非對映和對映選擇性的加成反應(yīng)（Cell Reports Physical Science 2021, DOI: 10.1016/j.xcrp.2021.100406）。
鈷催化不對稱烯丙位碳氫官能團化反應(yīng)
過渡金屬催化不對稱碳氫官能團化反應(yīng)是快速多樣性合成手性化合物最高效的策略之一。通過催化烯丙位選擇性的碳氫官能團化反應(yīng)可以避免預(yù)先引入特定基團，高效制備敏感的有機金屬試劑，從而縮短合成路線，提高合成效率。過渡金屬催化的通過碳氫鍵活化產(chǎn)生親電性烯丙基金屬中間體和產(chǎn)生烯丙基自由基中間體的不對稱烯丙位碳氫官能團化反應(yīng)有所發(fā)展，但是通過碳氫鍵活化產(chǎn)生親核性烯丙基金屬中間體的不對稱官能團化反應(yīng)尚未有報道。手性高烯丙醇是具有生物活性的藥物分子和天然產(chǎn)物中常見結(jié)構(gòu)片段，因此開發(fā)利用烯丙位碳氫鍵活化策略產(chǎn)生親核性的烯丙基金屬中間體并原位與羰基化合物發(fā)生不對稱反應(yīng)構(gòu)建手性高烯丙醇的新方法非常必要。
孟繁柯課題組發(fā)現(xiàn)，通過原位還原產(chǎn)生甲基一價鈷絡(luò)合物，與烯烴配位后，金屬中心對烯丙位碳氫鍵進行氧化加成產(chǎn)生烯丙基三價鈷中間體，還原消除一分子甲烷后，產(chǎn)生親核性的烯丙基一價鈷中間體。通過配體調(diào)控，反應(yīng)的化學(xué)選擇性、區(qū)域選擇性、非對映和對映選擇性都得到精準控制。并且該反應(yīng)產(chǎn)率高、底物適用性廣，可兼容多種敏感官能團，烯丙苯類底物和1,4-二烯類底物都可以參與反應(yīng)，醛和a-酮酯都可以高選擇性進行轉(zhuǎn)化，可一步構(gòu)建其他方法難以得到的官能團化的手性高烯丙醇。機理研究顯示，碳氫鍵切斷不是決速步；當分子內(nèi)同時具有b-甲基苯乙烯和烯丙苯結(jié)構(gòu)時，烯丙苯可以化學(xué)選擇性地進行轉(zhuǎn)化；碳氫鍵活化產(chǎn)生的碳鈷鍵不是對映選擇性的或碳鈷鍵異構(gòu)化的時候，手性中心發(fā)生消旋。反應(yīng)產(chǎn)物可以進行后續(xù)官能團轉(zhuǎn)化，高效構(gòu)建生物活性分子，該方法被應(yīng)用于lithospermic acid的形式不對稱合成以及dihydrodehydrodiconiferyalcohol的不對稱全合成。
此項工作由張海巖和黃俊同學(xué)完成。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、上海市科委、中國科學(xué)院、上海有機所和金屬有機化學(xué)國家重點實驗室的大力資助。
孟繁柯課題組 孟繁柯課題組隸屬于中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所金屬有機化學(xué)國家重點實驗室，主要從事有機合成和不對稱催化的研究。因工作需要招聘博士后和聯(lián)合培養(yǎng)研究生多名(長期有效) 。歡迎有志于從事科學(xué)研究的優(yōu)秀科研人員加入！ 孟繁柯研究員簡介：http://sourcedb.sioc.cas.cn/cn/expert/201609/t20160923_4667289.html
