正文
手性α-氨基酮類化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物、藥物分子中;同時也是合成高附加值手性結(jié)構(gòu)的重要合成前體。手性α-氨基酮的傳統(tǒng)合成路線通常依賴多步反應從特定前體逐步修飾獲得,存在步驟繁瑣、合成效率低、經(jīng)濟性差等局限。近十年來,過渡金屬催化的還原交叉偶聯(lián)反應因其僅需使用當量親電試劑、無需化學計量金屬試劑的獨特優(yōu)勢,已成為構(gòu)建C–C鍵的重要工具。鎳催化兩種烷基親電試劑的還原偶聯(lián)可以構(gòu)建C(sp3)–C(sp3)鍵。在CO或其等價物存在下則可實現(xiàn)還原條件下二烷基酮的合成(Figure 1a)。然而,這些策略需使用過量還原劑和當量烷基親電試劑。因此,發(fā)展氧化還原中性條件下合成二烷基酮的新方法具有重要價值。近期,本課題組(Nat. Synth.2024, 3, 1360-1368.)首次發(fā)展了鎳催化N-?;┌放c非活化烯烴不對稱交叉氫二聚,發(fā)展了不對稱烷基-烷基偶聯(lián)的新型反應模式。該反應實現(xiàn)了烯烴-烯烴交叉偶聯(lián)的化學選擇性、區(qū)域選擇性和對映選擇性控制,為不對稱C(sp3)–C(sp3)鍵構(gòu)筑提供了新的反應模式(Figure 1b)。在此基礎(chǔ)上,南方科技大學舒?zhèn)フn題組報道了N-?;┌放c非活化烯烴的不對稱偶聯(lián)的新模式,通過對兩組分烯烴的選擇性氫羰基化策略實現(xiàn)手性α-N-雜芳基酮的構(gòu)建(Figure 1c, d)。該反應在氧化還原中性條件下進行,氯甲酸酯既作為羰基的來源,也作為電子受體平衡反應的氧化還原中性。兩種烯烴分別作為兩種不同烷基親電試劑的前體。值得一提的是,該反應無需使用當量的烷基親核試劑,也無需使用當量的烷基親電試劑實現(xiàn)α-N-雜芳基二烷基酮的不對稱合成。
在最優(yōu)條件下,作者對N-烯基雜芳烴以及非活化烯烴的適用范圍進行了考察。結(jié)果表明,該反應具有優(yōu)異的底物普適范圍和官能團兼容性。在吲哚的3、4、5、6及7號位引入給電子和吸電子基團,反應均能很好地進行。其它含氮雜環(huán),如咔唑,四氫咔唑及吡咯,也能適用于該反應。此外,N-末端烯烴和非末端烯都能很好地發(fā)生該反應(Figure 2)。
此外,該反應兼容多種非活化烯烴。帶有鹵素、硫醚、?;?、氰基、羥基以及氨基等官能團的非活化烯烴均能順利發(fā)生該反應。1-取代,1,1-二取代,1,2-二取代烯烴和環(huán)狀烯烴都能夠在反應中很好的適用。具有生物活性的復雜分子,如伊索克酸、萘普生、吲哚美辛等衍生的烯烴也能以良好的產(chǎn)率和優(yōu)異的對映選擇性得到相應的不對稱三組分交叉偶聯(lián)產(chǎn)物(Figure 3)。
基于初步的機理實驗結(jié)果和有關(guān)文獻報道,作者提出了反應的可能機理(Figure 4)。首先,配體配位的零價鎳物種(A)與ClCO2nPr(3)發(fā)生氧化加成生成Ni(II)中間體(B)。在Na2CO3存在下,B與(MeO)2MeSiH發(fā)生轉(zhuǎn)金屬化生成鎳氫物種(C),隨后與非活化烯烴(2)進行可逆的遷移插入,形成烷基-Ni(II)物種(D)。D擠出羰基生成中間體(E)。烷基與配位的一氧化碳發(fā)生分子內(nèi)遷移插入,生成?;鵑i(II)中間體(F)。F在堿的作用下與(MeO)2MeSiH再次發(fā)生轉(zhuǎn)金屬化反應,形成?;鵑i(II)-H物種(G)。G與N-烯基雜芳烴(1)發(fā)生區(qū)域選擇性和對映選擇性的氫金屬化反應,生成酰基Ni(II)-烷基中間體(H)。Ni(II)中間體H可能通過Ni?C鍵的均裂快速生成酰基Ni(I)和烷基自由基。該可逆過程能夠進一步提高反應的對映選擇性。H經(jīng)還原消除生成最終產(chǎn)物(4- 5),并再生Ni(0)物種(A),完成催化循環(huán)。
總結(jié)
舒?zhèn)フn題組首次開發(fā)了一種鎳催化非活化烯烴與N-烯基雜芳烴的交叉氫羰基化反應,從而實現(xiàn)從簡單烯烴直接制備α-N-雜芳基酮。該反應使用非活化烯烴作為一級烷基金屬物種替代物,N-烯基雜芳烴作為二級烷基金屬物種前體,氯甲酸酯作為CO的替代物和電子受體,通過控制化學選擇性、區(qū)域選擇性和對映選擇性將兩種烯烴以及氯甲酸酯組裝在一起。該反應既無需使用當量的烷基親核試劑,也無需使用當量的烷基親電試劑,為α-手性酮的高效合成提供了一種高效的替代方法。
課題組招聘
課題組現(xiàn)因工作需要,課題組誠聘博士后3名,具有有機化學、自由基化學研究背景者優(yōu)先考慮。
崗位要求:1)已經(jīng)或即將博士畢業(yè)的有機化學博士;熟練掌握有機合成化學相關(guān)知識及實驗技能;具有金屬有機化學、自由基化學等研究背景者優(yōu)先;2) 有較強的獨立研究工作能力,中英文科技論文讀寫能力良好;3) 為人誠信,熱愛科研,有良好的團隊精神。
薪酬待遇:1) 基本薪酬不少于35萬元/年(含市財政給予的生活補助18萬元/年;另加五險一金+績效工資+高水平論文獎勵;特別優(yōu)秀者可申請校長卓越博士后,基本薪酬可達55萬元以上。
2) 提供優(yōu)良的工作環(huán)境、享受五險一金(學校額外提供相當于薪酬35%的五險一金),其它福利待遇參照正式職工。
3) 解決家人戶口及子女上學。
4) 支持作為負責人申請博士后科學基金、國家自然科學基金及省、市各級課題(課題組提供額外獎勵)。
5) 表現(xiàn)優(yōu)異者可以晉升為校聘研究助理教授。
6) 表現(xiàn)優(yōu)異且有意出國深造者,負責推薦歐美知名課題組。
應聘者請將個人簡歷發(fā)至shuw@sustech.edu.cn,并注明姓名+應聘博士后。
研究方向:催化有機化學方法學,側(cè)重發(fā)展高效、高選擇性的催化反應,主要包括:過渡金屬催化和自由基化學、可見光催化、不對稱催化等。
導師簡介
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