Angew. Chem. :双金属协同催化用于1,5/1,7-非连续手性中心的立体发散性构建

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含连续或非连续手性中心的结构片段广泛存在于天然产物和药物中。目前的研究主要集中于1,2-相邻手性中心的不对称构建,并取得了许多重要的研究进展。然而,用于构建含有非相邻手性中心的不对称催化方法极为有限。在单一步骤中实现其对映和非对映选择性的精准控制仍然是一个艰巨的挑战,特别是在合成非环产物时,挑战性将进一步加大。这主要是由于两个不相邻的手性中心之间的距离较远,使其难以在单一催化剂下得到有效地控制。此外,随着两个手性中心之间距离的增加,不对称诱导的难度变得更大。当前,含1,3和1,4-非连续手性中心分子的不对称合成已经取得了一定的进展,但是对于≥1,5-非连续手性中心的精准构建,尚缺乏行之有效的不对称催化策略。

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张万斌团队长期致力于双金属协同催化体系的开发并成功用于多种连续和非连续手性中心的立体发散性合成。近日,该课题组成功开发了一种Pd/Cu催化的不对称Heck串联反应,成功实现了1,5-非连续四取代立体中心的立体发散性合成。此外,通过巧妙利用C=C键接力策略,还成功构建了更具挑战性的1,7-非连续四取代手性中心。

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作者在确定在最优反应条件后,对底物适用性进行了考察,成功构建了一系列含有氧化吲哚/吲哚啉和非天然α-氨基酸两种优势骨架的手性分子,具有优秀的官能团耐受性。重要的是,作者通过改变两种手性金属催化剂的构型,可以容易地获得产物的所有四种立体异构体。

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控制实验表明:1)第一和第二立体中心分别主要由手性钯和手性铜催化剂控制。2)尽管作者使用了两种骨架类似的手性配体用于铜和钯催化剂,但没有发现明显的配体交换。3)产物的非对映选择性中等的原因:钯催化剂对第一个立体中心的手性诱导能力较低;在构建第二个立体中心时,手性钯催化剂与手性铜催化剂还存在匹配/不匹配效应。4)Pd/Cu协同催化的Heck串联反应的反应速率远远快于Cu催化的[3+2]环加成副反应。

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综上所述,张万斌教授团队开发了一种Pd/Cu协同催化体系,通过不对称串联Heck反应,实现了1,5/1,7-非连续四取代立体中心的对映和非对映选择性的构建。值得一提的是,双金属协同催化体系与C=C键接力策略结合,是成功构建1,7-非连续立体中心的关键。通过改变两种手性金属催化剂的构型组合,该反应可以方便地获得目标产物的四种立体异构体。此外,机理试验揭示了双手性中心立体化学的来源。

文信息

Stereodivergent Construction of 1,5/1,7-Nonadjacent Tetrasubstituted Stereocenters Enabled by Pd/Cu-Cocatalyzed Asymmetric Heck Cascade Reaction

Panpan Li, Zijiao Liu, Xiaohong Huo*, and Wanbin Zhang*


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202407498


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