中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所徐森苗教授
含有螺縮酮、螺縮醛胺、并環(huán)縮醛等結(jié)構(gòu)單元的手性季碳雜環(huán)分子廣泛存在于具有重要生物活性的天然產(chǎn)物、優(yōu)勢(shì)手性配體骨架以及功能材料框架體系中(圖1). 比如海洋天然產(chǎn)物Xyloketal B具有潛在的治療帕金森的應(yīng)用前景; Azaspiracid-1則是一種有效的生物毒素. 自從Ding[1]和List等[2]在2012年獨(dú)立報(bào)道了首例高對(duì)映選擇性分子內(nèi)螺縮酮化反應(yīng)以來(lái), 人們發(fā)展了許多有效的方法來(lái)構(gòu)建手性螺縮酮類(lèi)化合物. 與之形成鮮明對(duì)比的是, 手性的螺縮醛胺和并環(huán)縮醛的催化不對(duì)稱合成方法非常少見(jiàn). 雖然通過(guò)雙金屬催化體系Au(I)/Ni(II)[3]和Au(I)/(III)[4]可以有效地合成螺縮酮和螺縮醛胺, 但是仍然缺少通用和有效的催化不對(duì)稱方法來(lái)發(fā)散性地合成手性螺縮醛胺和并環(huán)縮醛.
圖1 天然產(chǎn)物中的螺縮醛胺和并環(huán)螺縮醛結(jié)構(gòu)單元
α-重氮酮是一類(lèi)重要的有機(jī)合成子, 在雜原子-氫插入和環(huán)丙烷化等反應(yīng)中引起了越來(lái)越多的關(guān)注. 其中, 銠催化的α-重氮酮與烯醚和烯胺類(lèi)化合物的環(huán)丙烷化-重排(CP-RA)[5]是構(gòu)建并環(huán)和螺環(huán)類(lèi)化合物的重要方法(Scheme 1). 然而, 由于該類(lèi)CP-RA過(guò)程可能存在開(kāi)環(huán)的Zwitterion中間體, 會(huì)導(dǎo)致消旋化問(wèn)題(Pattern A), 長(zhǎng)期以來(lái)其催化不對(duì)稱合成是該領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)性的課題. 到目前為止, 只有為數(shù)不多的催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)該類(lèi)不對(duì)稱催化反應(yīng), 且存在底物類(lèi)型少等問(wèn)題[6].
圖式1 CP-RA方法不對(duì)稱合成雜雙環(huán)
近日, 華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院王麗佳課題組與中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所唐勇課題組合作, 發(fā)展了一種基于銅催化的不對(duì)稱CP-RA策略構(gòu)建手性季碳雜環(huán)的新方法, 克服了雜原子取代手性環(huán)丙烷重排過(guò)程中容易引起消旋化的難題, 實(shí)現(xiàn)了手性螺縮醛胺和并環(huán)縮醛/酮的高效多樣性合成(Scheme 2)[7].
圖式2 銅催化的不對(duì)稱CP-RA反應(yīng)
作者發(fā)現(xiàn), 利用雙邊臂的手性噁唑啉配體L1能夠高效地實(shí)現(xiàn)銅催化的環(huán)外烯基磺酰胺底物2與α-重氮酮1的不對(duì)稱CP-RA反應(yīng), 生成手性螺縮醛胺4. 結(jié)果表明, 反應(yīng)對(duì)于五元、六元環(huán)狀烯基磺酰胺, 含有芳香族和脂肪族取代基的重氮酮都能得到比較好的結(jié)果, 以高對(duì)映選擇性得到手性螺縮醛胺產(chǎn)物, 最高ee值可達(dá)96%. 隨后, 作者利用雙邊臂的手性噁唑啉配體L2實(shí)現(xiàn)了銅催化的環(huán)內(nèi)烯基磺酰胺底物以及烯基醚底物3與α-重氮酮1的不對(duì)稱CP-RA反應(yīng), 均能以理想的產(chǎn)率和優(yōu)秀的對(duì)映選擇性獲得手性并環(huán)縮醛/酮類(lèi)化合物5, 最高ee值可達(dá)99%. 值得一提的是, 當(dāng)作者選用含有環(huán)外雙鍵的四氫吡啶Boc酰胺底物6與α-重氮酮1時(shí), 在配體L1存在下能夠一步構(gòu)建同時(shí)含有螺縮醛胺和并環(huán)縮醛兩個(gè)重要手性片段的三環(huán)化合物7, 并取得90/10 dr和99% ee.作者也對(duì)該反應(yīng)的對(duì)映選擇性控制進(jìn)行了初步研究. 經(jīng)過(guò)一系列對(duì)比實(shí)驗(yàn), 結(jié)合核磁原位跟蹤手段, 揭示了決定反應(yīng)對(duì)映選擇性的可能途徑. 該工作實(shí)現(xiàn)了手性季碳雜環(huán)的高效構(gòu)建, 銅催化的CP-RA策略首次被成功應(yīng)用于不對(duì)稱合成手性螺縮醛胺和并環(huán)縮醛/酮中. 該方法為快速構(gòu)建具有復(fù)雜環(huán)系、結(jié)構(gòu)多樣性的手性雜環(huán)化合物提供了簡(jiǎn)潔高效的新方法.
華東師范大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院王麗佳教授
該文發(fā)表在Chin.J.Org.Chem. 2020, 40(12): 4380-4381.
DOI:10.6023/cjoc202000089,
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