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科研动态|坪山中心:发展双功能氮杂环卡宾催化剂进行非共价催化的不对称硒迈克尔加成反应

2022.05.10

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黄湧/陈杰安课题组于2014年发展了手性氮杂环卡宾(N‑heterocyclic carbenes, NHCs)的不对称非共价催化策略,实现了不对称碳-碳、碳-氮、碳硫、碳-磷键的构建(Nat. Commun. 2014, 5, 3437;Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 15414; Chem. Sci. 2015, 6, 4184; Cell Rep. Phy. Sci. 2021, 2, 100490)。最近,研究团队利用氮杂环卡宾-硫脲(NHC-thiourea)双功能催化剂进一步拓展了成键范畴(ACS Catal. 2021, 11, 6316)。针对不对称硒亲核加成的困难,课题组将氨基茚醇衍生的三氮唑与硫脲融合,合成了新一代的手性双功能NHC催化剂,实现了首例高对映选择性的硒迈克尔加成反应(Angew. Chem. Int. Ed. )。



含硒有机化合物是一类重要的功能分子,广泛应用于材料科学、化学生物学和生物医学。在合成化学中,硒经常作为配位点用于调控过渡金属的催化活性和选择性。近年来,含硒的有机小分子催化剂显示了出色的不对称催化能力。然而,相比于其它杂原子,含硒的手性中心合成报导较少,大多数是基于手性底物的当量手性转化。利用催化方法构建含硒的手性中心方法很局限,其中高对映选择性的硒迈克尔加成反应(seleno-Michael反应)尚无报道。相对于其他杂原子,硒的亲核性与离去性很高,远超过同族的硫元素,因此硒迈克尔加成是高度可逆的,不利于构建高光学纯的含硒手性中心。

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黄湧/陈杰安课题组于2014年发展了手性氮杂环卡宾(N‑heterocyclic carbenes, NHCs)的不对称非共价催化策略,实现了不对称碳-碳、碳-氮、碳硫、碳-磷键的构建(Nat. Commun. 2014, 5, 3437;Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 15414; Chem. Sci. 2015, 6, 4184; Cell Rep. Phy. Sci. 2021, 2, 100490)。最近,研究团队利用氮杂环卡宾-硫脲(NHC-thiourea)双功能催化剂进一步拓展了成键范畴(ACS Catal. 2021, 11, 6316)。针对不对称硒亲核加成的困难,课题组将氨基茚醇衍生的三氮唑与硫脲融合,合成了新一代的手性双功能NHC催化剂,实现了首例高对映选择性的硒迈克尔加成反应(Angew. Chem. Int. Ed. )。

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控制实验表明,常用的有机碱的确可以促进硒迈克尔加成反应的可逆性,即使在催化量的DBU或奎宁的作用下,含硒手性产物迅速分解为迈克尔加成原料,并消失光学活性。而双功能NHC催化剂在通过大大提高催化活性,使得反应可以在低温下进行,并通过NHC和硫脲的协同,促进质子迁移,进而抑制产物的消旋可逆。

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该工作展示了新的双功能催化剂在氮杂环卡宾非共价催化反应中的优势,实现了困难碳-硒键的不对称构建,为进一步拓展该催化机制在合成中的应用起到了重要的推动作用。


原文信息:

Enantioselective Seleno-Michael Addition Reactions Catalyzed by a Chiral Bifunctional N-Heterocyclic Carbene with Noncovalent Activation


延伸阅读:

启航学者|陈杰安:在手性化学中探秘寻踪


文章来源 | WileyChem

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