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Phil S. Baran課題組Angew:鎳催化對映選擇性脫羧酰化反應

來源:化學加原創(chuàng)      2023-11-14
導讀:近日,美國Scripps研究所Phil S. Baran課題組開發(fā)了一種脫羧酰化策略,合成了一系列α-氨基酮衍生物。其中,在鎳催化劑、手性配體和金屬還原劑體系下,一系列酰氯與含有α-氨基取代的氧化還原活性酯均可順利進行反應,具有良好的收率以及優(yōu)異的對映選擇性。此外,該反應具有廣泛的底物范圍,可以很容易地放大,并可用于顯著簡化幾種已知結(jié)構(gòu)的合成。文章鏈接DOI:10.1002/anie.202315203

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

正文

手性α-氨基酮是一種具有價值的砌塊,并可作為合成大量天然產(chǎn)物和藥物的關(guān)鍵中間體。到目前為止,最常見的逆向合成斷裂策略涉及依賴于α-胺化策略或手性池衍生α-氨基酸的同系化反應。例如,砌塊1(Figure 1A),一種用于合成ACE抑制劑的中間體,已通過后一種策略從L-苯丙氨酸通過6-8步構(gòu)建,其中大多數(shù)反應步驟不會形成策略鍵,導致低理想性。原則上,利用自由基逆合成策略是合成1更為直接的方法,其中苯丙氨酸(2,外消旋或?qū)τ丑w純)衍生的氧化還原活性酯(RAE)可與簡單的琥珀酸衍生物3進行對映選擇性脫羧酰化反應。目前,化學家們已開發(fā)三種通過鎳催化構(gòu)建α-手性酮的策略(Figure 1B)。在策略A中,在進入鎳催化循環(huán)并與活化的?;磻埃榛u化物或二氫吡啶(DHP)單元用作還原(化學或光化學)活化的自由基前體。在策略 B中,光誘導不穩(wěn)定C-H鍵(芐基或鄰苯甲酰胺)的HAT形成相應的自由基供體。在策略C中,主要涉及氯甲酸酯、末端烯烴與合適的自由基供體的三組分偶聯(lián)反應。近日,美國Scripps研究所Phil S. Baran課題組開發(fā)了一種高度對映選擇性和普適性的鎳催化脫羧?;磻摲磻珊啙嵏咝У匾?8%的收率與92%ee得到產(chǎn)物4。下載化學加APP到你手機,更加方便,更多收獲。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

首先,作者以RAE 2與酰氯衍生物3作為模型底物,進行了相關(guān)還原脫羧?;磻獥l件的篩選(Table 1)。當以NiCl2?glyme(10 mol %)作為催化劑,L9(15 mol %)作為配體,Mn粉(3.0 equiv)作為還原劑,在CH3CN/DME溶劑中室溫反應5 h,可以68%的收率得到產(chǎn)物4,ee為92%。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

在獲得上述最佳反應條件后,作者對底物范圍進行了擴展(Table 2)。首先,一系列一級與二級羧酸衍生的酰氯或芳香族羧酸衍生的酰氯,均可順利進行反應,獲得相應的產(chǎn)物5-29,收率為34-71%,ee為81-94%。值得注意的是,一系列活性的基團,如鹵素、烷氧羰基、烯基、羰基等,均與體系兼容。其次,一系列不同取代的氧化還原活性酯,也能夠順利進行反應,獲得相應的產(chǎn)物30-45,收率為41-75%,ee為76-94%。然而,將保護基團從Bz切換到Boc或鄰苯二甲酰亞胺時,導致對映選擇性大幅下降(46,47)。同時,α-氯酰氯和三級酰氯,在上述標準的條件下,未能有效的進行反應(48-50)。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

緊接著,作者將上述的對映選擇性脫羧?;呗杂糜谝恍┗衔锏暮啽愫铣桑‵igure 2)。首先,化合物1(Figure 2A)的前期合成方法主要涉及6-8步反應,并且需要大量的保護基團、官能團相互轉(zhuǎn)化、氧化還原操作和使用自燃試劑等。相反,化合物23通過上述的對映選擇性脫羧酰化反應以及隨后的水解后處理,即可一步合成化合物1,收率為62%,ee為91%。其次,烯丙基取代的對映體α-氨基酮60(Figure 2B)的合成前期主要通過經(jīng)典的不對稱相轉(zhuǎn)移烷基化化學獲得,并涉及七步反應。相比之下,化合物5859通過上述的對映選擇性脫羧?;磻?,可直接合成α-氨基酮60,收率為48%,ee為88%。此外,化合物6369(Figure 2C)是用于發(fā)現(xiàn)針對SARS-CoV 3CL蛋白酶的苯胺抑制劑的藥物化學程序中的中間體,通過九步途徑獲得,其中大多數(shù)操作不形成戰(zhàn)略鍵。相反,利用上述的對映選擇性脫羧?;呗?,僅需兩步即可實現(xiàn)化合物6369的合成。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

此外,作者還對反應的實用性進行了研究(Figure 3)。首先,克級規(guī)模實驗,同樣能夠以71%收率和93% ee得到產(chǎn)物31(Figure 3A)。其次,化合物6在LiAl(Ot-Bu)3H條件下進行還原反應,可以93%的收率得到anti-1,2-氨基醇72。72中的苯甲?;稍贑p2ZrHCl/NH4Cl條件下進行脫除,并在Boc2O/MeCN條件下進行氨基的保護,可以兩步62%的收率得到化合物73(Figure 3B)。值得注意的是,在上述的過程中,對映選擇性基本不受影響。同時,對于氧化還原活性酯7476,也能夠與10順利反應,獲得相應的產(chǎn)物75(收率為26%,ee為40%)和77(收率為37%,ee為62%)(Figure 3C)。此外,在化合物378的標準反應體系中加入一當量的缺電子烯烴79,生成了外消旋加合物80,表明了反應形成了α-氨基自由基(Figure 3D)。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

總結(jié)

美國Scripps研究所Phil S. Baran課題組開發(fā)了一種對映選擇性合成手性α-氨基/酰胺基酮的實用方法。根據(jù)自由基逆合成策略預測,它極大地簡化了合成這種結(jié)構(gòu)的途徑,實現(xiàn)了兩種羧酸酯的匯聚式合成,其中一種是簡單的酰氯,另一種是含有α-酰胺基的RAE同時,該策略具有廣泛的底物范圍、優(yōu)異的化學選擇性、良好的官能團兼容性等特點。這種方法只需花費之前所需工作量的一小部分即可合成所需的目標骨架,進一步揭示了該策略在合成中的應用價值。

文獻詳情:

Yang Gao, Phil S. Baran*. Nickel-Catalyzed Enantioselective Decarboxylative Acylation: Rapid, Modular Access to α-Amino Ketones. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, https://doi.org/10.1002/anie.202315203

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