【有机】铱催化不对称C-H键官能团化构建N-N轴手性联芳基化合物- 大数跨境

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2023-05-10

导读：中国科学院上海有机化学研究所的游书力研究员团队发展了铱催化联芳基底物与丙烯酸酯的不对称C-H键烷基化反应，成功实现了N-N轴手性联芳基化合物的催化不对称合成

N-N轴手性的联芳基骨架广泛存在于天然产物、生物活性分子和手性配体中，因而受到化学家的关注（图1a）。然而相较于被广泛研究的C-C及C-N轴手性化合物，利用不对称催化来实现N-N轴手性化合物的高对映选择性合成研究起步较晚，自2021年起才开始有陆续报道（Chem 2021, 7, 2743; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 15005; 图1b）。另一方面，尽管C-H键官能团化反应已被广泛应用于轴手性化合物的不对称合成中，目前利用该策略获得N-N轴手性化合物的相关研究工作依然较少（Angew. Chem., Int. Ed. 2023, 62, e202218871）。

基于课题组对利用不对称C-H键官能团化反应构建新颖轴手性化合物的研究兴趣，中国科学院上海有机化学研究所的游书力研究员团队发展了铱催化联芳基底物与丙烯酸酯的不对称C-H键烷基化反应，成功实现了N-N轴手性联芳基化合物的催化不对称合成（图1c）。

图1. 催化不对称构建N-N轴手性联芳基化合物

在最优条件下，作者对N-N轴联芳基底物与丙烯酸酯底物的普适性进行了考察（图2）。结果表明，反应对于吲哚-吡咯联芳基底物和双吡咯联芳基底物都能得到良好到优秀的收率和对映选择性控制（最高98%收率，99% ee），并且丙烯酸酯底物同样具有很好的兼容性，以高对映选择性得到目标烷基化产物。

图2. N-N联芳基化合物的普适性研究

反应可以实现克级规模放大，对产物消旋化能垒测试表明这类化合物具有较好的轴手性稳定性。随后作者对产物进行了转化实验，产物可以顺利进行如溴代、内酰胺化等多样转化，为快速获得结构多样的N-N轴手性联芳基化合物提供了可能（图3）。

图3. 消旋化能垒测试与产物转化

作者通过氘代实验证明反应是通过催化剂对N-N轴联芳基底物的C-H键活化启动的，后续反应经过丙烯酸酯的迁移插入和还原消除得到目标产物（图4）。

图4. 机理实验和可能的催化循环。

小结

在该工作中，游书力研究员团队利用铱催化不对称C-H键烷基化策略，成功构建了一类吲哚-吡咯和双吡咯N-N轴手性联芳基化合物，为N-N轴手性化合物的不对称合成提供了新方法。产物的多样转化显著增加了该方法的潜在应用价值。相关成果发表在近期的Angew. Chem., Int. Ed.上，博士研究生印思泳为本文的第一作者，游书力研究员为本文的通讯作者。

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