ACS Catalysis报道我校在催化不对称合成领域最新研究进展

 

近日,我校药学院上海市新药设计重点实验室邓卫平教授团队,在金属铱与氮杂卡宾协同催化不对称区域发散性环加成反应的研究中取得了最新进展,相关研究成果以“Cooperative N-heterocyclic Carbene and Iridium Catalysis Enables Stereoselectiveand Regiodivergent [3 + 2] and [3 + 3] Annulation Reactions”为题发表于美国化学会催化杂志ACS Catalysis(DOI: 10.1021/acscatal.1c00081)。

过渡金属与有机催化剂协同催化是有机合成研究中最重要的新兴研究热点之一。其中,氮杂卡宾作为重要的有机催化剂,近年来得到广泛关注与发展,尤其是多种互变异构的活性中间体的形成为结构发散性合成提供了新的策略与方法。然而,由于氮杂卡宾与过渡金属本身又有良好的配位性,如何实现两者协同催化的不对称催化模式一直是具有挑战性的研究方向。

邓卫平课题组设计了一类新型吲哚烯丙基碳酸酯底物,其在金属铱的作用下可以生成吲哚烯丙基铱活性中间体。通过对体系碱性的调控,该活性中间体能够成功地实现对同一烯醛生成的烯醇式或高烯醇式中间体的选择性捕捉,以良好的收率、优秀的区域选择性和立体选择性得到了手性吡咯[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)两种稠环吲哚产物,进一步的底物适用性考察发现环丙烷甲醛这一烯醇式前体也可以兼容该体系,从而合成得到了结构多样的手性吡咯[1,2-a]并吲哚产物(40%-75%yield; >99% ee, >20:1 dr)。

此外,通过简单改变氮杂卡宾和金属铱配体的绝对构型可以方便地获得产物的全部四种立体异构体。详细的机理研究确认了烯丙基铱活性中间体结构,同时DFT理论计算为解释该反应优秀的区域和立体选择性提供了有力证据。上述研究工作丰富了过渡金属与有机催化剂协同催化体系,尤其为发展氮杂卡宾参与的不对称协同催化反应提供了借鉴意义。

论文第一作者为我校博士研究生张键,计算工作主要由清华大学田博学课题组完成,通讯作者是邓卫平教授、杨武林副研究员和田博学研究员。该研究工作得到了国家自然科学基金、上海市青年科技英才扬帆计划等项目的支持,数据表征工作得到了我校分析测试中心的大力支持。