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貴州大學(xué)Angew: 首例卡賓催化不對(duì)稱化學(xué)選擇性交叉Brook-Benzoin反應(yīng)

來源:化學(xué)加原創(chuàng)      2022-06-22
導(dǎo)讀:近日,貴州大學(xué)金智超、郝格非和池永貴團(tuán)隊(duì)報(bào)道了首例卡賓催化的不對(duì)稱化學(xué)選擇性交叉Brook-Benzoin反應(yīng)。反應(yīng)的關(guān)鍵之處在于,通過手性NHC催化劑選擇性活化?;柰榈奶?硅鍵,以生成硅基?;庪x子中間體。隨后,?;庪x子以高度化學(xué)和對(duì)映選擇性的方式與吲哚醛發(fā)生加成反應(yīng),從而合成了一系列手性α-硅醚酮衍生物。此外,作者還進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算,進(jìn)一步使Brook-Benzoin反應(yīng)過程更為合理化。同時(shí),合成的手性α-羥基酮衍生物對(duì)有害植物細(xì)菌具有一定的抗菌活性。文章鏈接DOI:10.1002/anie.202206961

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

手性吲哚和咔唑分子廣泛存在于天然產(chǎn)物中,并具有潛在的生物活性。其中,衍生自吲哚和咔唑基的手性頻哪醇分子在藥物的開發(fā)中具有重要的意義,如Notoamides E2/E3Nigrospin A、Neocarazostatin AFigure 1a)。因此,開發(fā)用于構(gòu)建吲哚和咔唑衍生的手性頻哪醇分子的高效和對(duì)映選擇性策略具有重要的意義。通過逆合成分析發(fā)現(xiàn),含有雜芳基生物堿的手性α-羥基酮是反應(yīng)的關(guān)鍵前體(Figure 1b)。合成α-羥基酮分子的最直接方法可能是安息香反應(yīng)。然而,在使用兩種不同的醛(或醛和酮)為底物的經(jīng)典安息香反應(yīng)中,反應(yīng)的化學(xué)選擇性極具挑戰(zhàn)。其中,使用?;柰榇嫫渲幸环N醛底物的Brook-Benzoin反應(yīng)是一種解決化學(xué)選擇性問題的策略(Figure 1c)。同時(shí),金屬氰化物和Lewis酸是該轉(zhuǎn)化的催化劑(Figure 1c, eq. 1)。然而,大多數(shù)Brook-Benzoin反應(yīng)均以外消旋形式進(jìn)行。2004年,Johnson課題組報(bào)道了一種使用手性金屬亞磷酸酯(metallophosphite)作為催化劑實(shí)現(xiàn)了對(duì)映選擇性交叉 Brook-Benzoin反應(yīng)(Figure 1c, eq. 2)。然而,對(duì)于NHCs或其它有機(jī)催化劑催化的對(duì)映選擇性Brook-Benzoin反應(yīng),仍有待進(jìn)一步的探索。并且,該反應(yīng)存在兩個(gè)主要的挑戰(zhàn):(1)空間位阻阻礙了手性NHC催化劑與?;柰榈孜锏募映桑唬?span style="font-family:Times New Roman">2NHCs催化劑在?;柰榕c醛親電試劑的化學(xué)選擇性問題。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

近日,貴州大學(xué)金智超、郝格非和池永貴團(tuán)隊(duì)報(bào)道了首例卡賓催化?;柰楹腿┑牟粚?duì)稱交叉Brook-Benzoin反應(yīng)(Figure 2)。首先,手性NHC催化劑可進(jìn)攻?;柰?/span>1生成兩性離子中間體I,經(jīng)LiHMDS促進(jìn)的1,2-Brook重排生成硅基化Breslow中間體II。為了避免醛底物和NHC催化劑的競爭性副反應(yīng),使用含有較少親電羰基碳的吲哚醛2aBreslow中間體II進(jìn)行Benzoin縮合反應(yīng),生成兩性離子中間體III。在LiHMDS協(xié)助下,通過1,4-硅基遷移反應(yīng)可獲得中間體V,涉及五元環(huán)中間體IV的形成。最后,中間體V消除NHC催化劑和LiHMDS后,可獲得目標(biāo)產(chǎn)物3。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

首先,作者以苯甲酰基硅烷1a與吲哚醛2a作為模型底物,進(jìn)行了相關(guān)不對(duì)稱Brook-Benzoin反應(yīng)條件的篩選(Table 1)。當(dāng)以B作為NHC催化劑,LiHMDS作為堿,在(CH2Cl)2溶劑中反應(yīng),可以83%的收率得到產(chǎn)物3a,er為99:1。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

在獲得上述最佳反應(yīng)條件后,作者首先對(duì)?;柰榈孜?/span>1的范圍進(jìn)行了擴(kuò)展(Scheme 1)。當(dāng)?shù)孜?/span>1的芳基對(duì)/間位含有鹵素、甲基、甲氧基、叔丁基等時(shí),均可與2a順利反應(yīng),獲得相應(yīng)的產(chǎn)物3b-3j,收率為61-88%er92:8-99:1。然而,當(dāng)?shù)孜?/span>1的芳基鄰位含有取代基時(shí),未能發(fā)生反應(yīng)(空間位阻導(dǎo)致)。其次,脂肪族?;柰橐彩呛线m的底物,可以62%的收率得到產(chǎn)物3k,er69:31。此外,當(dāng)?shù)孜?/span>1中的R1R2從苯基改為甲基時(shí),也與體系兼容,獲得相應(yīng)的產(chǎn)物3l-3m,收率為56-77%,er94:6-98:2。值得注意的是,克級(jí)規(guī)模實(shí)驗(yàn),同樣可以85%的收率得到產(chǎn)物3a,er99:1。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

接著,作者對(duì)吲哚醛底物2的范圍進(jìn)行了擴(kuò)展(Scheme 2)。首先,當(dāng)?shù)孜?/span>2中的R1為甲基、鹵素時(shí),均可順利與1a反應(yīng),獲得相應(yīng)的產(chǎn)物4a-4e,收率為63-83%,er92:8->99:1。其次,當(dāng)?shù)孜?/span>2中的R2為甲基、鹵素、甲氧基時(shí),均與體系兼容,獲得相應(yīng)的產(chǎn)物4f-4m,收率為51-90%er90:10-99:1。

參考資料:https://mp.weixin.qq.com/s/SQytDHdEKQpNNGRSbuch4Q

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