上海有機所在非張力烷基碳-碳鍵的不對稱(chēng)官能團化上取得新進(jìn)展
近年來(lái)，過(guò)渡金屬催化的不對稱(chēng)?3-取代反應已成為構建手性不飽和片段的重要途徑。何智濤課題組一直致力于非經(jīng)典的?3-取代反應的研究，并探索了一系列催化轉化策略 (JACS,2021, 143, 7285；Nat. Commun. 2021, 12, 5626; Nat. Synth. 2023, 2, 37; ACIE,2023, 62, e202215568; JACS,2023, 145, 3915; ACIE, 2023, 62, e202301556; ACIE, 2023, 62, e202307628; Nat. Commun. 2023, 14, 6303; ACIE, 2023, 62, e202314517; CCS Chem, 2024, 10.31635/ccschem.024.202404296.）。在此基礎上，該課題組進(jìn)一步探索了尚處于研究空白的烯丙位惰性碳-碳鍵的不對稱(chēng)活化轉化，突破了一直以來(lái)關(guān)于烯丙位碳_碳鍵是作為反應的產(chǎn)物而不能作為起始原料的觀(guān)念。同時(shí)，該研究提出了新的去消旋化烯丙基取代的反應機制，即通過(guò)形成共軛二烯中間體而產(chǎn)生統一的烯丙基金屬物種，從而實(shí)現底物的去消旋化。
相對于不對稱(chēng)C-H鍵活化轉化，惰性C-C鍵的不對稱(chēng)轉化研究非常有限，且多局限于張力環(huán)結構底物。而非張力C(sp3)-C(sp3) 鍵的催化不對稱(chēng)官能團化的研究幾乎處于空白階段。近日，中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所何智濤課題組在國際知名化學(xué)期刊Nature Synthesis上在線(xiàn)發(fā)表了題為 “Intermolecular Asymmetric Functionalization of Unstrained C(sp3)-C(sp3) Bonds in Allylic Substitution Reactions”的研究論文 (Nat. Synth.?2024,?10.31635/ccschem.024.202404296.)。該工作實(shí)現了烯丙位惰性烷基C-C鍵的催化不對稱(chēng)官能團化。通過(guò)不同的催化條件，可分別實(shí)現消旋底物的動(dòng)力學(xué)拆分和動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)不對稱(chēng)轉化過(guò)程（圖1）。經(jīng)典的不對稱(chēng)烯丙取代反應中，C-C鍵的形成通常是反應進(jìn)行的方向。而該工作證明烯丙位C-C鍵也可以作為不對稱(chēng)烯丙基取代的反應底物，顛覆了以往的認知。
該工作通過(guò)大量的機理實(shí)驗并結合DFT計算，揭示了底物的去消旋化過(guò)程是通過(guò)形成共軛二烯中間體完成的，從而實(shí)現消旋底物的動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)不對稱(chēng)轉化。這不同于經(jīng)典的關(guān)于烯丙基底物的去消旋化的機理途徑，即依賴(lài)于烯丙基金屬交換實(shí)現。
圖1 非張力碳-碳鍵的不對稱(chēng)官能團化反應
上述工作主要由陳葉偉、邱業(yè)皓和劉洋等人共同完成。感謝國家自然科學(xué)基金委、上海市科委和上海有機所等的資助。
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