氮杂亨利反应是一类以硝基烷烃作为亲核试剂进攻亚胺从而形成新的碳-碳键的反应。近年来,手性小分子有机催化剂因其高效、低毒、易于制备和环境友好等特质受到化学家们关注。因此,有机催化不对称氮杂亨利反应被广泛应用于制备手性β-硝胺,并可进一步转化为许多药物和天然产物的重要中间体。然而,该研究领域主要围绕缺电子的开链亚胺进行而对环状亚胺底物的研究十分有限,特别是非活化的环内碳氮双键。在目前仅有的一例以非活化的环内亚胺3,4-二氢异喹啉作为亲电试剂的报道中,产物易发生逆反应而需要额外保护且立体选择性不尽如人意。据此,菏泽学院程道娟,邵友东等人的研究团队利用基于金鸡纳生物碱衍生的双官能团硫脲有机催化剂实现了第一例非活化的七员顺式亚胺二苯并[b,f][1,4]氧氮杂卓的催化不对称氮杂亨利反应,高对映选择性地合成了一类新颖的手性七员氮杂环。
研究人员通过对反应条件的筛选,发现在-10℃和10mol%奎宁硫脲催化剂的存在下,以硝基甲烷同时作为亲核试剂和溶剂时,二苯并[b,f][1,4]氧氮杂卓的催化不对称氮杂亨利反应可以顺利进行,以90%的收率和95%的对映选择性生成预期产物。该方法学对于环内亚胺有较好的官能团耐受性,在底物的两个芳环上的不同位置分别引入不同电子效应的取代基,都得到了不错的结果。克级放大实验对反应的速率和立体选择性也没有不利的影响。此外,该反应同样适用于1-硝基丙烷和二苯并[b,f][1,4]硫氮杂卓。值得一提的是,光学活性的β-硝胺产物可以通过简单的化学转化制备一些生物活性分子的中间体,光学纯度保持不变。该研究不仅拓展了氮杂亨利反应的底物范围,同时为二氢二苯并[b,f][1,4]氧氮杂卓类活性分子的设计、合成提供了一种新的思路。
文章发表在European Journal of Organic Chemistry, doi:10.1002/ejoc.201900151
作者:Prof. Dr. You-Dong Shao, Dr. Dan-Dan Han, Xin-Yuan Yang, Di-Di Zhou, Prof. Dr. Tao Wang and Dr. Dao-Juan Cheng*
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