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刘小华教授/冯小明院士团队J. Am. Chem. Soc.:可见光诱导/芴酮电子梭协同催化醛亚胺的不对称自由基酰化/烷基化反应

访问量:发布时间:2024-07-10

开发新的不对称合成方法用于构建有用的反应砌块或关键结构单元一直是化学家们的重要任务之一。其中,非环状α-叔碳氨基酮骨架广泛存在于各类天然产物以及药物分子中,例如生物碱卡西酮以及P53-MDM2/MDMX抑制剂等。并且通过简单还原就可以得到高利用价值的β-氨基醇类化合物。尽管其在合成及药物化学领域具有重要的地位,但发展直接而高效的策略合成该骨架仍然面临着巨大的挑战:首先,羰基α-位氢原子表现出一定的酸性,易烯醇化导致消旋;其次,相比于环状α-叔碳氨基酮骨架在不对称合成过程中可以借助底物本身构象的诱导,非环状氨基酮的合成在手性控制时将面临底物柔性骨架带来的挑战。

酰基自由基作为一类特殊的sp2杂化亲核自由基,为α-氨基酮的合成提供了一种新的极性反转策略。然而,酰基自由基作为一类瞬态自由基,具有高活性、易淬灭、小位阻等特点,这也极大的影响了其在不对称合成领域的发展。近日,冯小明院士及刘小华教授团队报道了可见光与手性Lewis酸协同催化实现对醛亚胺的不对称自由基酰化反应,在该过程中创新性地引入“芴酮电子梭催化”,可以高收率、优异的对映选择性得到一系列手性α-氨基酮及β-氨基醇化合物。并且该方法学也具有良好的普适性,可以进一步扩展至烷基自由基对醛亚胺底物的不对称加成反应,得到手性胺化合物。作者通过一系列控制实验及机理实验证明了该反应经历自由基加成机理,并且“芴酮电子梭催化”在该反应过程中起到了举足轻重的作用:首先,芴酮的加入改变了反应历程,抑制了由激发态汉斯酯底物通过自身均裂产生酰基自由基,进而发生HAT过程对自身的消耗,提高了反应的收率;其次,芴酮的加入改变了反应的决速步,使得酰基自由基生成速率可调控,辅助对映选择性控制。

该研究以“Visible Light-Promoted Enantioselective Acylation and Alkylation of Aldimines Enabled by 9-Fluorenone Electron-Shuttle Catalysis为题发表在Journal of the American Chemical Society上,四川大学为第一单位,9728太阳集团刘小华教授冯小明院士为本文共同通讯作者,钟梓维博士为本文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金委和国家基础科学中心的经费支持。

文章链接:https://doi.org/10.1021/jacs.4c06044

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