上海有機所在鈷催化1,3-二烯和醛化學(xué)、區(qū)域、非對映和對映選擇性的不對稱還原偶聯(lián)反應(yīng)方面取得研究進(jìn)展
低價金屬催化不飽和烴與醛的氧化環(huán)化過程是金屬有機化學(xué)中重要的基元反應(yīng)。在無需預(yù)先官能團化和制備當(dāng)量的高活性有機金屬試劑的條件下，直接高效地實現(xiàn)手性醇的構(gòu)建。雖然近些年來金屬催化不飽和烴與醛通過氧化環(huán)化的不對稱偶聯(lián)反應(yīng)有很大發(fā)展，尤其是鎳催化與醛的不對稱還原偶聯(lián)反應(yīng)，但該類反應(yīng)仍存在很大局限性；能夠?qū)崿F(xiàn)的不對稱轉(zhuǎn)化主要局限在炔烴參與的反應(yīng)。1,3-二烯相比于炔烴由于具有多個反應(yīng)位點，存在多種反應(yīng)模式和可能性，相比于炔烴，1,3-二烯與醛的氧化環(huán)化反應(yīng)的區(qū)域和立體選擇性的精準(zhǔn)控制更加具有挑戰(zhàn)性。雖然目前鎳催化1,3-二烯與醛通過氧化環(huán)化的不對稱還原偶聯(lián)反應(yīng)有所報道，但往往得到高烯丙醇產(chǎn)物，并且1-取代1,3-二烯的不對稱還原偶聯(lián)研究較少。而發(fā)展利用豐產(chǎn)金屬鈷催化，通過手性配體的調(diào)控，實現(xiàn)新反應(yīng)模式構(gòu)建高高烯丙醇是非常必要的。
中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所金屬有機化學(xué)國家重點實驗室的孟繁柯課題組一直致力于鈷催化的不對稱反應(yīng)的研究。在前期的研究中，孟繁柯課題組發(fā)展了一系列鈷催化新型不對稱反應(yīng)（Angew. Chem. Int. Ed.2019,58,11049 –11053；Angew. Chem. Int. Ed.2021,60,2694–2698；J. Am. Chem. Soc.2021,143,12755–12765;J. Am. Chem. Soc. 2022,144,5233–5240;Angew. Chem. Int. Ed. 2022,61,e202205624;J. Am. Chem. Soc. 2023,145,3588–3598；Angew. Chem. Int. Ed. 2023,62,e202219257；Nat. Commun.2023,14,4825；Nat. Commun.2024,15,3427；Angew. Chem. Int. Ed.2024,e202405290；J. Am. Chem. Soc. 2024,146,23476–23486）。近期，該課題組在探索1,3-二烯與醛的不對稱還原偶聯(lián)反應(yīng)過程中，利用手性雙膦配體，精確地調(diào)控了氧化環(huán)化過程的化學(xué)、區(qū)域和立體選擇性，實現(xiàn)了新位點和模式的反應(yīng)，構(gòu)建了一系列手性高高烯丙醇化合物，取得了新的研究進(jìn)展。（Angew. Chem. Int. Ed. 2024,e202413313）
孟繁柯課題組發(fā)現(xiàn)，利用具有二茂鐵骨架的手性雙膦配體，使得1,3-二烯和醛可以通過化學(xué)、區(qū)域和立體選擇性的氧化環(huán)化過程，產(chǎn)生的鈷雜環(huán)中間體中碳鈷鍵被立體選擇性地質(zhì)子化，實現(xiàn)不對稱還原偶聯(lián)反應(yīng)，選擇性地構(gòu)建高烯丙醇，并可以應(yīng)用到軸手性和含氘手性中心化合物的合成。通過與華中師范大學(xué)的張之涵研究員合作，通過DFT計算對機理進(jìn)行研究，首次提出了一種獨特的單電子轉(zhuǎn)移的氧化環(huán)化過程，并解釋了反應(yīng)選擇性地發(fā)生在位阻較大的多取代烯烴以及區(qū)域和立體選擇性高效控制的原因。產(chǎn)物經(jīng)過進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，合成一系列其它方法很難得到的多官能團化的手性砌塊。
此項工作由有機所博士生王宇、杭高院碩士生王丹瑞、有機所碩士生王士林，華中師范大學(xué)張之涵研究員，上海有機所崇慶雷副研究員共同完成，孟繁柯研究員為通訊作者。該研究得到科技部、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。
鈷催化1,3-二烯與醛化學(xué)、區(qū)域、非對映和對映選擇性的不對稱還原偶聯(lián)反應(yīng)
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