共轭加成反应是构建碳-碳键的重要反应。铜催化有机硼试剂的不对称共轭加成构建手性烯基化合物极具挑战性。早期的金属催化剂主要局限于钌、铑、钯和铱等贵金属,普遍存在催化剂成本较高、毒性大等问题。相比于格氏试剂、有机铝和有机锌试剂,有机硼试剂具有对氧气和水的稳定性强、官能团兼容性好、易于多样性地制备和合成以及低毒性等特点,广泛应用于工业生产中。但有机硼试剂的低反应活性也限制了其在不对称共轭加成中的应用。
最近,中科院上海有机所的孟繁柯课题组和浙江大学的洪鑫课题组利用手性铜卡宾催化剂活化有机硼试剂,成功实现了有机硼试剂对不饱和羰基化合物的共轭加成反应,高区域及立体选择性地构建了手性烯基化合物。作者通过实验结果和密度泛函理论(DFT)计算推测了可能的反应历程,即有机硼试剂首先和铜催化剂形成金属络合物,然后再对取代的丙二酸二乙酯进行共轭加成,最后在叔丁醇钠的辅助下发生消除反应,得到手性烯基产物。相关研究成果在线发表在的ACS Catal. 上(图1)。
作者在最优条件下对该反应的底物适用性进行了考察,研究发现对于不同类型的有机硼试剂与不饱和羰基化合物,反应均可以高产率、高立体选择性地得到一系列手性烯基产物 (图2)。为了探究该反应的实用价值,作者还进行了克级扩大规模的制备和潜在糖尿病新靶标(GPR40)前体的合成实验。
作者还对反应的手性诱导模型进行了探索,发现C-H的π作用可对得到主要对映体的过渡态进行稳定,使其能量更低。
上述工作受到中国科学院上海有机化学研究所金属有机化学国家重点实验室、中科院“百人计划”、“国家青年千人”计划、上海扬帆计划(Grant No. 17YF1424100)、中国科学院B类战略性先导科技专项(No. XDB20000000)、浙江大学和中央高校基本科研专项资金的支持。感谢丁奎岭院士及其课题组在该课题实验部分提供的帮助。
该论文作者为:Qinglei Chong, Zhenting Yue, Shuoqing Zhang, Chonglei Ji, Fengchang Cheng, Haiyan Zhang, Xin Hong and Fanke Meng
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N-heterocyclic Carbene–Cu-Catalyzed Enantioselective Conjugate Additions with Alkenylboronic Esters as Nucleophiles
ACS Catal., 2017, 7, 5693, DOI: 10.1021/acscatal.7b02132
导师介绍
孟繁柯
http://www.x-mol.com/university/faculty/46702
洪鑫
http://www.x-mol.com/university/faculty/46701
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