剑桥大学Science:见所未见!同时实现远程活化C-H键和对映选择性

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有机化学中C-H键的活化是一个具有挑战的永恒问题。C-H键的键能非常高,碳元素与氢元素的电负性又很接近,因而C-H键的极性很小,这些因素使得其具有惰性,在温和条件下将C-H键选择性催化活化、构建其它含碳化学键存在热力学和动力学的双重挑战,是化学研究的一个基本问题,也是制约分子合成和制备获得重大突破的瓶颈问题。因此各种C-H键活化的催化剂应运而生。

手性阳离子被广泛地用于有机催化中,但是它在过渡金属催化的对映选择性上的应用依然很少。在这里,来自剑桥大学的Robert J. Phipps在Science上发表文章介绍他们课题组利用手性阳离子在C-H键活化以及对应选择性上的应用。
注:对映选择性(enantioselectivity)是指反应优先生成一对对映异构体中的某一种,或者是反应优先消耗对映异构体反应物(外消旋体)中某一对映体,后者又称为去消旋化或不对称转化。一对对映异构体,可能其中一个能救命,另外一个能致死,因此研究对映选择性非常重要。

作者利用联吡啶配体阴离子并将其铱配合物与奎宁衍生的手性阳离子配对,将这些离子配合物应用于长距离不对称诱导。通过对映选择性C-H硼化,在碳或磷中心上的双子芳基基体的间位进行去对称诱导。之后,作者进一步证明了许多常见的配体类别也可以接受这种方法。

看看,X间位上的C-H键被活化,配合物(彩色与灰色部分)和底物的作用关系就是这个▼:
在此之前,他们课题组已经利用了下面这个配合物进行了区域选择性的C-H活化,但是并没有实现对应选择性。▼
后来作者想,如果把Bu4N+这个非手性的离子换成手性的离子会不会实现对应选择性呢?于是就成就了本文。

▲反应的优化和对应选择性的控制。
▲二芳基磷酰胺对映选择性C-H硼基化的底物范围(将C换成P也起效果,说明该催化剂的普适性)。

▲该催化剂进一步的应用。
最后作者预测,将手性阳离子更广泛地纳入主流过渡金属催化可能对不对称有机合成具有广泛的意义。
作者在原有的工作基础上进行创新,由此可见,没有突破是一蹴而就的,必须有坚实的基础才行啊。
原文链接:https://science.sciencemag.org/content/sci/367/6483/1246.full.pdf


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