南科大刘心元团队在《自然-催化》发表最新研究成果
2020年03月28日 科研新闻 浏览量 :1648

近日,南方科技大学化学系教授刘心元团队在催化不对称自由基去对称化反应领域取得研究新进展,相关成果近期在《自然-催化》(Nature Catalysis)在线发表。

去对称化策略可以从简单易得的前手性或内消旋原料出发,在反应位点和前手性中心上同时构建多个手性中心。另外,已有研究表明去对称化策略在全碳季碳手性中心的构建上也具有独特的优势。因此,去对称化被认为是不对称合成中的重要策略之一,受到化学家们的广泛关注。目前的研究主要集中在催化不对称极性去对称化反应,而相对应的催化不对称自由基去对称化反应则鲜有报道。此外,由于烷基自由基的反应活性高,同时前手性中心与烷基自由基反应位点距离较远,因此,在对烷基自由基进行对映选择性官能团化的同时实现远程前手性中心的立体选择性控制具有非常大的挑战性。 

图1. 具有多个手性中心的四氢呋喃骨架分子

另一方面,具有多个手性中心的四氢呋喃骨架广泛存在于天然产物和药物分子的核心结构中(如:抗真菌药物泊沙康唑,四氢呋喃木脂素,双脱氧核苷等)。但是实现其高非对映选择性和对映选择性的催化不对称合成仍然具有一定的挑战性,相关报道较少。

刘心元团队此前一直围绕金属催化的不对称自由基化学开展系统性研究工作(Acc. Chem. Res. 2020, 53, 170; Nat. Chem. 2019, 11, 1158等)。基于此,团队利用前手性或内消旋的烯基1,3-二醇为原料,三氟甲基碘试剂或氟烷基磺酰氯为氟烷基自由基前体,在Cu(I)和手性磷酸协同催化下首次实现了去对称化不对称自由基反应。该反应具有很好的非对映选择性和对映选择性,同时反应条件温和,底物适用范围广泛,为具有多个手性中心的四氢呋喃骨架化合物的合成提供了一条新的途径。

图2.铜/手性磷酸催化的去对称化不对称烷基自由基官能团化反应和代表性产物

团队进一步与浙江大学化学系洪鑫团队合作,通过DFT计算对反应的机理进行了研究,理论计算结果表明,手性磷酸负离子与底物中的两个羟基形成的氢键网络以及非手性吡啶配体与底物上的芳环之间的π-π相互作用在产物的立体选择性控制中起到了至关重要的作用。

图3. 理论计算

论文第一作者为南科大化学系研究助理教授程永峰,洪鑫课题组博士生刘吉人以及刘心元课题组研究助理教授顾强帅、2018级南科大-哈工大联培博士生鱼章龙为共同第一作者。刘心元为第一通讯作者,洪鑫为共同通讯作者,南科大为第一通讯单位。此外,我校研究助理教授李忠良,2017级南科大-哈工大联培硕士生王建,2019级硕士生文汉涛,2017级本科生卞鋆倩以及2015级本科生王晓婧也对该文有重要贡献。

研究项目得到了国家自然科学基金委员会、深圳市科创委、深圳市诺贝尔奖科学家实验室等项目的大力支持。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41929-020-0439-8

 

供稿:化学系

编辑:刘馨

主图设计:丘妍

热点阅读
查看更多