ACS Catalysis報道我校在催化不對稱合成領(lǐng)域最新研究進(jìn)展
近日，我校藥學(xué)院上海市新藥設(shè)計重點實驗室鄧衛(wèi)平教授團(tuán)隊，在金屬銥與氮雜卡賓協(xié)同催化不對稱區(qū)域發(fā)散性環(huán)加成反應(yīng)的研究中取得了最新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Cooperative N-heterocyclic Carbene and Iridium Catalysis Enables Stereoselective and Regiodivergent [3 + 2] and [3 + 3] Annulation Reactions”為題發(fā)表于美國化學(xué)會催化雜志ACS Catalysis（DOI: 10.1021/acscatal.1c00081）。
過渡金屬與有機(jī)催化劑協(xié)同催化是有機(jī)合成研究中最重要的新興研究熱點之一。其中，氮雜卡賓作為重要的有機(jī)催化劑，近年來得到廣泛關(guān)注與發(fā)展，尤其是多種互變異構(gòu)的活性中間體的形成為結(jié)構(gòu)發(fā)散性合成提供了新的策略與方法。然而由于氮雜卡賓與過渡金屬本身又有良好的配位性，如何實現(xiàn)兩者協(xié)同催化的不對稱催化模式一直是具有挑戰(zhàn)性的研究方向。
鄧衛(wèi)平課題組設(shè)計了一類新型吲哚烯丙基碳酸酯底物，其在金屬銥的作用下可以生成吲哚烯丙基銥活性中間體。通過對體系堿性的調(diào)控，該活性中間體能夠成功地實現(xiàn)對同一烯醛生成的烯醇式或高烯醇式中間體的選擇性捕捉，以良好的收率、優(yōu)秀的區(qū)域選擇性和立體選擇性得到了手性吡咯[1,2-a]并吲哚（46%-93% yield; >99% ee, >20:1 dr）和吡啶[1,2-a]并吲哚（49%-76% yield; 94-99% ee, 14:1->20:1 dr）兩種稠環(huán)吲哚產(chǎn)物，進(jìn)一步的底物適用性考察發(fā)現(xiàn)環(huán)丙烷甲醛這一烯醇式前體也可以兼容該體系，從而合成得到了結(jié)構(gòu)多樣的手性吡咯[1,2-a]并吲哚產(chǎn)物（40%-75% yield; >99% ee, >20:1 dr）。此外，通過簡單改變氮雜卡賓和金屬銥配體的絕對構(gòu)型可以方便地獲得產(chǎn)物的全部四種立體異構(gòu)體。詳細(xì)的機(jī)理研究確認(rèn)了烯丙基銥活性中間體結(jié)構(gòu)，同時DFT理論計算為解釋該反應(yīng)優(yōu)秀的區(qū)域和立體選擇性提供了有力證據(jù)。上述研究工作豐富了過渡金屬與有機(jī)催化劑協(xié)同催化體系，尤其發(fā)展為氮雜卡賓參與的不對稱協(xié)同催化反應(yīng)提供了借鑒意義。
論文第一作者為我校博士研究生張鍵，計算工作主要由清華大學(xué)田博學(xué)課題組完成，通訊作者是鄧衛(wèi)平教授、楊武林副研究員和田博學(xué)研究員。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、上海市青年科技英才楊帆計劃等項目的支持，數(shù)據(jù)表征工作得到了我校分析測試中心的大力支持。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.1c00081
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