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武漢大學(xué)周強(qiáng)輝課題組《自然?催化》:鈀/手性降冰片烯協(xié)同催化構(gòu)建軸手性

來源:武漢大學(xué)      2020-08-21
導(dǎo)讀:8月10日,國際頂級期刊《自然?催化》(Nature Catalysis,影響因子30.47)在線發(fā)表了武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院周強(qiáng)輝教授(高等研究院兼職研究員)課題組的最新研究成果:通過催化不對稱Catellani反應(yīng)高效構(gòu)建聯(lián)芳基軸手性,論文題目為“鈀/手性降冰片烯協(xié)同催化構(gòu)建軸手性”(Construction of axial chirality via palladium/chiral norbornene cooperative catalysis)。博士后劉澤水為本論文的第一作者,周強(qiáng)輝教授為通訊作者。這項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金委和武漢大學(xué)海外人才啟動基金的支持。


聯(lián)芳基軸手性骨架(axial-chiral biaryls)是一類非常重要的結(jié)構(gòu)單元,廣泛存在于活性天然產(chǎn)物、藥物分子、材料以及手性催化劑和配體中。因此,發(fā)展簡潔、高效的合成該類化合物的通用方法具有非常重要的研究意義。

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圖1:鈀/手性降冰片烯協(xié)同催化構(gòu)建聯(lián)芳基軸手性化合物和手性芴醇

周強(qiáng)輝課題組一直致力于高效有機(jī)合成研究。在前期研究的基礎(chǔ)上,他們發(fā)展了一種基于催化不對稱Catellani反應(yīng)模塊化從頭構(gòu)建聯(lián)芳基軸手性的新方法。該策略采用易得的芳基碘化物、芳基溴化物和烯烴(或炔烴、硼酸等)作為原料,在鈀/手性降冰片烯的協(xié)同催化下,以最高可達(dá)96%的收率和99%的對映選擇性得到一系列結(jié)構(gòu)多樣化的聯(lián)芳基軸手性化合物(88個(gè)例子)。該反應(yīng)具有如下優(yōu)點(diǎn):原料廉價(jià)易得、底物適用范圍廣、化學(xué)選擇性好、對映選擇性高且易于放大等。更重要的是所得的軸手性聯(lián)芳基產(chǎn)物可以很方便地轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新的軸手性類配體及催化劑,在不對稱催化中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。例如,經(jīng)過一步轉(zhuǎn)化所制備的新型軸手性膦-烯配體(phosphine-olefin ligand),在鈀催化的不對稱烯丙基取代反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)秀的反應(yīng)活性及對映選擇性。另外,所得的軸手性鈀中間體如果發(fā)生分子內(nèi)的終止反應(yīng),可實(shí)現(xiàn)軸手性向中心手性的轉(zhuǎn)移,從而高效構(gòu)建手性芴醇類化合物(chiral fluorenols),對映選擇性高達(dá)99%,為手性芴醇的合成提供了一種全新的方法(圖1)。

值得一提的是,催化不對稱Catellani反應(yīng)是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的全新研究領(lǐng)域,目前僅有少數(shù)的研究報(bào)道。本文使用鈀/手性降冰片烯協(xié)同催化構(gòu)建軸手性,通過非常簡單的手性降冰片烯作為唯一的手性源實(shí)現(xiàn)了軸手性的從頭構(gòu)建,有效地彌補(bǔ)了現(xiàn)有策略的不足,也將推動催化不對稱Catellani反應(yīng)的發(fā)展。

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圖2:本項(xiàng)目部分成員合影,其中后排左一為周強(qiáng)輝教授,后排右一為劉澤水博士


原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41929-020-0494-1

周強(qiáng)輝課題組主頁:http://qhzhou.whu.edu.cn.


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