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九州现金:科研进展|上科大杨晓瑜课题组在平面手性大环不对称合成领域取得进展

时间:2022-04-19浏览:10设置

      上科大物质学院杨晓瑜课题组近日在平面手性大环不对称合成领域取得进展,研究成果以“Enantioselective Synthesis of Planar-Chiral Macrocycles through Asymmetric Electrophilic Aromatic Amination”为题在国际知名期刊《德国应用化学》 (Angewandte Chemie International Edition)上在线发表。

平面手性环芳烷(cyclophane),是一类具有平面手性的大环化合物,其在天然产物、不对称催化、主客体化学和材料科学中均有着广泛的应用。该类化合物一般由一个取代的芳环及一根大环侧链组成,其平面手性来源于大环的侧链阻碍了取代芳环的自由翻转,因此可以被看作是一种阻旋异构体(atropisomer)(图1,a)。尽管平面手性大环化合物研究近年来取得了显著进展,但很多合成方法仍受限于反应的低产率、不能令人满意的立体选择性以及使用当量的手性促进剂等,因此亟需发展高产率、高对映选择性的不对称催化方法来构建平面手性大环。

近年来,杨晓瑜组对利用手性磷酸催化芳胺与偶氮二甲酸酯的不对称胺化反应,相继实现了轴手性联芳基二胺(BINAM)和联芳基氨基醇(NOBIN)的动力学拆分(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 23598)、2,2-二取代氢化喹啉的动力学拆分(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 5268)以及α-叔炔丙胺的动力学拆分(ACS Catal. 2021, 11, 8443)。本研究中,科研人员利用手性磷酸TRIP催化非手性的大环底物1与偶氮二甲酸酯2的不对称对位C-H胺化反应,通过引入大位阻的取代肼基阻碍苯环的自由翻转,成功实现了平面手性大环3的不对称合成(图1,b)。该方法具有产率高、立体选择性优异、底物官能团兼容性好的优点,可以构建一系列从16元环至23元环的大小不等的平面手性大环分子。


1. 不对称芳胺亲电胺化构建平面手性大环


杨晓瑜组和中国科学院上海有机化学研究所薛小松课题组在计算化学方面的合作研究表明,在不利的过渡态中大环侧链的亚甲基与手性磷酸(TRIP)3-位三异丙基苯基中的异丙基存在明显的位阻排斥作用,两个手性过渡态的能量差值达到3.6 kcal/mol,这与实验观察到的立体选择性是吻合的(图1,c)。团队也对该类平面大环化合物作为新颖手性胺类催化剂的应用进行研究,成功将其应用于α-取代醛的不对称胺化反应中,并都取得了令人满意的立体选择性(图1,d)。

      杨晓瑜组2022届博士研究生王东磊和南开大学邵英博为本文共同第一作者,九州现金为本论文第一完成单位,中国科学院上海有机化学研究所薛小松研究员和九州现金杨晓瑜教授为本文通讯作者。以上工作都得到国家自然科学基金委和九州现金科研启动资金的支持。


论文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202201064

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