Angew. Chem. :Cu(I)/全氟烷基化PyBox配体催化烯烃的自由基对映选择性碳酯化反应

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手性内酯作为重要的结构单元常见于天然产物以及药物分子中。简单烯烃与碘乙酸的反应是构建内酯的有效方法,但该反应的对映选择性至今尚未实现。最近,福建物构所鲍红丽研究员报道了一种Cu(I)/全氟烷基化PyBox配体催化烯烃的自由基对映选择性碳酯化反应。简单的苯乙烯类底物被转化为有用的手性内酯。这种成功的对映选择性控制的关键是新设计的全氟烷基Pybox配体,其性能优于已知配体。



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在最优的反应条件下,作者对烯烃底物以及碘乙酸底物的适用范围进行了考察。结果表明,苯环的间位或对位带有取代基的苯乙烯和二取代苯乙烯,都能以中等至优异的产率和ee值得到相应的内酯。并且对α-烷基取代的苯乙烯有很好的兼容性,可以实现四元中心手性内酯的构建。此外,可以用二取代碘乙酸或溴乙酸替代碘乙酸生成α-取代的内酯。该反应适用于大规模反应,催化剂用量减少至1 mol%。

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手性内酯骨架在天然产物和药物分子中十分常见,它们可以转化为其他有价值的手性有机化合物。作者通过进一步简单的化学转化得到其他重要的手性化合物,实现了10个手性内酯的衍生化。其中 (S)-Fluoxetine、减肥降脂药物 (-)-Tetrahydrolipstatin和免疫抑制剂FR252921都可以通过相应的手性γ-内酯转化得到。

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配体加速是指特定配体的加入可以加快已有的催化反应速率,是高效不对称催化中常见的现象。Sharpless在1995年总结了这一点,配体加速效应被证明是许多催化反应实现快速以及高对映选择性的获得相应产物的根本原因。而配体减速通常效率较低。


然而,作者通过机理研究表明,该反应是一个罕见的高效配体减速的例子,在该系统中,铜含量保持不变,随着配体含量的减少,反应仍然高效进行。这种不常见的催化体系可能会促使人们进一步考虑配体在不对称催化中的作用。


此外,根据DFT研究,碳自由基上的苯环和合适的烷基链是必要的,中间体通过碳自由基上的苯环与配体的π-π相互作用得以稳定存在,同时具有较少的立体阻碍和扭转强度。当自由基的烷基链过长时,立体控制步骤的中间体可能会失去自由基苯环与配体之间的π-π相互作用产生的稳定能。

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在该工作中,鲍红丽研究员团队利用碘乙酸作为碳源和氧源,开发了铜催化苯乙烯的自由基对映选择性碳酯化反应。配体使反应减速,但即使配体的含量减少,立体控制仍然有效,是一个罕见的高效配体减速的例子。这种催化体系可能会激发人们对配体在不对称催化中作用的进一步研究。

文信息

Copper-Catalyzed Radical Enantioselective Carbo-Esterification of Styrenes Enabled by a Perfluoroalkylated-PyBox Ligand

Zaicheng Nie, Mong-Feng Chiou, Jinfeng Cui, Yanjie Qu, Xiaotao Zhu, Wujun Jian, Haigen Xiong, Yajun Li, Hongli Bao

文章的第一作者是中科院福建物质结构研究所的硕士研究生聂载城和博士后邱盟峯。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202202077




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