物质学院李智课题组在不对称氢烷氧基化反应方面取得重要进展

ON2021-07-16CATEGORY科研进展

近日,新时代赌场亚洲最佳在线娱乐品牌物质科学与技术学院李智课题组开创性地设计、合成和命名了一类新型的含有磺酰胺基团的手性联萘二磺酸(XieBINSA)。研究团队将XieBINSA应用在未活化烯烃的不对称氢烷氧基化反应中,实现了温和条件下高对映选择性分子内氢烷氧基化,并首次报道了该反应中催化剂的详细作用机理该工作由李智教授指导、2021届博士研究生谢文斌独立完成,近期发表于催化化学领域顶刊ACS Catalysis。值得一提的是,这一类新型质子酸类化合物由谢文斌的姓氏命名,成为了他本人最好的毕业礼物。



左起:李智教授、谢文斌同学


联萘二磺酸是一类新型手性强酸催化剂,但由于合成非常困难,目前仅有BINSA型L1~L4以及SPISA型L5见于文献报道。研究团队以(R)-BINOL为初始原料,通过改进合成方法,能够在11步内以高达37%的总收率制得L6~L13等多种XieBINSA磺酸,大大扩充了磺酸的种类,为该领域更多新反应的发现提供了工具。


图1. 手性二磺酸BINSA,SPISA和XieBINSA


手性醚类化合物广泛存在于具有生物活性的天然产物和药物分子中,简单且原子经济的烯烃不对称氢烷氧基化是构建手性醚类化合物的一种极具吸引力的方法。但是由于未活化烯烃的低反应活性,其不对称氢烷氧基化通常需要苛刻的反应条件才能够进行。而XieBINSA尤其是L6与醇钛、水混合生成的双(μ-氧代)二钛(IV)-手性磺酸盐配合物可作为催化剂实现温和条件下烯丙基苯酚的高对映选择性分子内氢烷氧基化,获得高达 99%收率、97%对映选择性的环化产物,解决了这一难题。


图2. XieBINSA-钛催化的高对映选择性烯丙基苯酚分子内氢烷氧基化


研究人员利用物质学院分析测试平台的先进仪器设备如MALDI-TOF质谱、核磁共振波谱仪等进行了对于该反应分子机理的深入研究,发现了微量水的重要作用,并首次提出该反应的可能机理(图3):底物在双核催化剂cis-diaqua-[(µ-O)Ti(XieBINSA)]2经过一个质子化与环化同时发生的协同过渡态TS生成产物。


图3. 可能的催化循环


此外,研究人员还发现该不对称氢烷氧基化反应具有较好的官能团耐受性,可以得到一系列很高收率和对映选择性的成环产物(图4)。


图4. 底物适用范围研究


新型手性二磺酸XieBINSA已成功应用于高对映选择性的分子内氢烷氧基化反应中。它具有的强酸性和独特手性配位环境将为更多不对称催化领域的重大挑战提供新的工具。

新时代赌场亚洲最佳在线娱乐品牌为该研究的第一完成单位,2021届博士研究生谢文斌为第一作者,李智教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金委和新时代赌场亚洲最佳在线娱乐品牌启动经费的支持,新时代赌场亚洲最佳在线娱乐品牌物质科学与技术学院分析测试中心对化合物表征给予了重要支持。