轴手性化合物不仅普遍存在于天然产物和药物分子中,还是各种手性配体和催化剂的重要骨架。其中,轴手性醛类化合物由于其优异的催化性能和易于转化等特性,引起了人们越来越多的关注。近年来,很多合成方法被发展用于轴手性醛类化合物的构建。其中,最直接和高效的策略之一是基于二醛的去对称化。然而,该策略通常需要对其中一个醛基进行不对称转化而获得轴手性单醛类化合物,这使得轴手性二醛类化合物的合成面临重要挑战。考虑到该类化合物可能具有的独特催化性能以及转化潜力,发展新颖的策略实现轴手性二醛类化合物的合成具有重要的意义。
近日,化学与材料科学学院李忠原、胡跃飞团队在前人的基础上,基于瞬态导向基团策略下Rh(III)催化的不对称C-H酰胺化策略,成功实现了轴手性二醛类化合物的高效合成。在最优条件下,作者对二醛类底物和酰胺试剂底物的普适性进行了探究。结果显示,该反应对酰胺试剂具有很好的底物兼容性,均可得到良好至优异的反应性和对映选择性。
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作者成功合成了该反应的铑金属中间体,并获得了该中间体的单晶结构。单晶结构显示,手性胺的C-N键到金属铑催化剂的环戊二烯配体距离非常有限,这表明C-N键的自由旋转可能受限,使得手性胺甲基的H朝向环戊二烯平面,另外两个基团分别处于两侧。非常有趣的是,联苯基二醛底物的芳基取代基更靠近手性胺甲基较大位阻的基团,并且单晶结构显示芳基中的两个H到蒽基平面的距离分别为2.88和3.14Å,表明两者之间可能存在非共价作用。因此,作者猜测该反应的立体选择性控制可能是由于C-N键旋转受阻和苯基-蒽基的C-H/π协同作用共同实现的。
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该反应不仅发展了一种新颖的轴手性化合物合成策略,对于其机理的探究可能也为该类不对称催化体系提供新的思路。
该工作得到国家自然科学基金和安徽师范大学启动基金支持,论文的第一作者为2022级硕士研究生杨洁莹,通讯作者为李忠原副教授和胡跃飞教授,2022级本科生杜雅茹、程富强和安坤教授均参与了该工作。