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南開(kāi)大學(xué)王曉晨課題組JACS:硼催化非環(huán)狀α,β-不飽和酮的直接不對(duì)稱Vinylogous Mannich反應(yīng)

來(lái)源:南開(kāi)大學(xué)      2021-02-24
導(dǎo)讀:該反應(yīng)不需要借助輔助基團(tuán),是首例以非環(huán)狀α,β-不飽和酮為底物的“直接法”AVMRs。更為重要的是,該工作證明了手性硼催化劑的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),其強(qiáng)路易斯酸性可以有效活化單齒、弱配位的酮類底物,其大位阻為遠(yuǎn)程手性控制提供了可能。

α,β-不飽和羰基化合物的不對(duì)稱Vinylogous Mannich反應(yīng)(簡(jiǎn)稱“AVMRs”)可以高效地合成光學(xué)純的氨基化衍生物。然而,由于該類底物的γ位酸性較弱,去質(zhì)子化較為困難,導(dǎo)致AVMRs研究主要使用“間接法”(圖A),即不飽和羰基化合物在強(qiáng)堿性條件下與硅試劑反應(yīng)(如TMSCl或TMSOTf),先生成共軛烯醇硅醚,再與亞胺反應(yīng)。然而,該方法需要制備和分離共軛烯醇硅醚,原子利用率較低,而且制備共軛烯醇硅醚的反應(yīng)通常會(huì)生成不可分離的E、Z混合物,為Mannich反應(yīng)選擇性帶來(lái)挑戰(zhàn)。與之相比,不飽和羰基化合物在堿作用下去質(zhì)子化,原位生成共軛烯醇,并直接與亞胺反應(yīng),即“直接法”AVMRs,具有原子經(jīng)濟(jì)高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。然而,迄今為止,“直接法”AVMRs研究的底物大多局限在環(huán)狀化合物(圖B),如α,β-不飽和γ-丁烯內(nèi)酯、γ-丁內(nèi)酰胺和環(huán)狀的α,α-二氰基烯烴等。因?yàn)檫@類環(huán)狀底物的γ位質(zhì)子酸性較強(qiáng),而且其剛性環(huán)狀骨架對(duì)于控制區(qū)域(在α或γ碳上反應(yīng))和立體選擇性至關(guān)重要。相較之下,發(fā)展非環(huán)狀α,β-不飽和羰基化合物的“直接法”AVMRs極具挑戰(zhàn)。中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所的殷亮教授使用含輔助基團(tuán)的非環(huán)狀不飽和酰胺底物和金屬路易斯酸催化劑,實(shí)現(xiàn)了高選擇性“直接法”AVMRs(JACS 2017, 139, 2196; JACS 2018, 140, 15170),是該研究方向的重要進(jìn)展。




南開(kāi)大學(xué)王曉晨課題組一直專注于有機(jī)硼催化研究,其發(fā)展的手性并環(huán)和螺環(huán)雙硼催化劑已成功應(yīng)用于一系列不對(duì)稱還原反應(yīng)。近期,他們使用手性并環(huán)雙硼催化劑,以極高的區(qū)域選擇性、非對(duì)映和對(duì)映選擇性實(shí)現(xiàn)了非環(huán)狀α,β-不飽和酮的“直接法”AVMRs,高效合成光學(xué)活性的δ-氨基-α,β-不飽和羰基衍生物。在反應(yīng)過(guò)程中,硼催化劑作為強(qiáng)路易斯酸與羰基配位,進(jìn)而增強(qiáng)底物γ位酸性,在有機(jī)胺的協(xié)同作用下,去質(zhì)子生成手性硼連接的共軛烯醇中間體和銨根正離子;隨后,共軛烯醇中間體進(jìn)攻亞胺生成目標(biāo)產(chǎn)物。其中,亞胺被銨根正離子活化,手性硼催化劑控制區(qū)域和立體選擇性。

該反應(yīng)不需要借助輔助基團(tuán),是首例以非環(huán)狀α,β-不飽和酮為底物的“直接法”AVMRs。更為重要的是,該工作證明了手性硼催化劑的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),其強(qiáng)路易斯酸性可以有效活化單齒、弱配位的酮類底物,其大位阻為遠(yuǎn)程手性控制提供了可能。該工作為后續(xù)手性硼不對(duì)稱催化研究提供了重要參考。

相關(guān)研究論文發(fā)表于J. Am. Chem. Soc.,博士生田俊杰和劉寧為論文共同第一作者。相關(guān)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和天津市自然科學(xué)基金的資助。


文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c00006


參考資料

[1] 王曉晨課題組JACS:硼催化非環(huán)狀α,β-不飽和酮的直接不對(duì)稱Vinylogous Mannich反應(yīng),https://chem.nankai.edu.cn/info/1108/14432.htm

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