炔烃作为有机合成中理想的合成原料之一。近几十年来,已经实现了多种通过炔烃高效制备前手性分子的策略。炔烃具有两个不饱和度,理论上可以对映选择性地引入两个及以上官能团,以形成高价值的手性分子,然而该不对称转化策略仍远远滞后。一方面,通过钴或铜催化,实现了一些炔烃的不对称级联氢官能团化反应。此外,利用手性磷酸也实现了一些协同催化体系,不对称地合成手性酮化合物。另外一方面,炔烃不对称的1,2-双官能团化反应报道相对较少,陆展课题组通过配体接力策略合成了手性1,2-氨基硅烷烃。炔烃不对称的区域发散双官能团化反应可从同一原料出发,制备两个高价值的异构手性分子,是具有吸引力且理想的合成方法,然而这一领域仍有待开发
近日,东北师范大学熊涛教授、张前教授、朱博副教授和关威教授,发展了一种铜催化配体调控的端炔区域发散的不对称双官能团化反应。该反应具有良好的官能团耐受性、广泛的底物范围(>150个实例)和温和的反应条件。结合密度泛函理论计算,表明了这种配体控制的区域及立体选择性起源。 在最优条件下,作者对该反应底物适用范围进行了考察。对于1,1-双官能团化反应,适用于一系列苯乙炔衍生物、烷基取代末端炔烃及烯丙基磷酸酯。值得注意的是,工业气体乙炔与丙炔,也可以良好的对映选择性进行转化。对于1,2-双官能团化反应,一系列苯乙炔衍生物及烯丙基磷酸酯也可以优异的对映选择性有效进行反应。此外,该方法在复杂生物活性分子的后期功能化和简化天然产物(Bruguierol A)关键中间体的合成路线方面具有重要价值。 详细的DFT计算表明,使用L9配体,决定区域及立体选择性步骤的能量差异支持实验观察到的1,2-双官能团化产物;而使用L3配体,得到的是1,1-双官能团化产物。进行形变/相互作用分析和能量分解分析(EDA)发现,对L9配体,决定区域选择性的关键因素是最稳定的过渡态结构具有更少的底物形变;决定立体选择性的主要因素是最稳定的过渡态结构中底物与催化剂之间更强的相互作用,其中Cu-H与底物部分的相互作用对稳定性起最大贡献。而在L3配体中,底物和催化剂之间更强的相互作用是决定区域选择性的主要因素,其中Cu-H与底物部分的相互作用占主导;最稳定的过渡态结构具有更少的催化剂形变是决定立体选择性的关键因素。 综上,该工作首次报道了一种铜催化配体调控的端炔区域发散的不对称双官能团化反应。乙炔和丙炔气体的成功转化,显示了工业级应用的重要潜力。结合DFT计算,揭示了这种配体控制的区域及立体选择性起源。该工作的研究为以简单炔烃为原料合成其他重要手性分子提供新思路。 该工作实验部分主要由东北师范大学博士研究生王斯敏完成,由熊涛教授、张前教授指导;理论计算部分由共同第一作者硕士研究生陈可欣完成,由朱博副教授、关威教授指导 论文信息 Copper-Catalyzed Regiodivergent Asymmetric Difunctionalization of Terminal Alkynes Simin Wang, Kexin Chen, Junbo Niu, Xiaobing Guo, Xiuping Yuan, Jianjun Yin, Prof. Bo Zhu, Dazhen Shi, Prof. Wei Guan, Prof. Tao Xiong, Prof. Qian Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202410833