黃湧/陳杰安課題組發展基於「卡賓等價體」的不對稱硫葉立德

2020-09-03 X一MOL資訊

黃湧/陳杰安課題組發展基於「卡賓等價體」的不對稱硫葉立德[2,3]-重排

本文來自微信公眾號：X-MOLNews

含硫手性中心在生物活性分子及藥物骨架中至關重要，目前所有FDA批准的藥物中，約有20％是有機含硫化合物，2012年最暢銷的10種藥物均至少含有1個硫原子。在有機合成方法學中，硫葉立德的重排反應可高效構建兩根新的化學鍵，因而逐漸成為領域內的研究熱點。硫葉立德[2,3]-重排主要有兩種策略，一是鋶鹽的去質子化，另一是親電金屬卡賓與親核硫試劑反應。在近二十年中，後者一直是研究的側重點，這得益於其有可能發展為催化的轉化歷程，但該策略一定程度上受制於卡賓前體化合物，目前酯基、酮羰基穩定的重氮化合物有廣泛的應用研究，而醛基穩定的重氮化合物因易爆屬性而致使相關研究甚少。這便使得醛類化合物α-位點的卡賓屬性研究，及高效的串聯雙官能團化修飾，仍具較大挑戰性。


黃湧/陳杰安課題組致力於發展「卡賓等價體」反應策略，於2015年設想α-碘代亞胺可作為「Donor-Accepter卡賓等價體」，並以此介導相關手性片段的高效合成。基於這一思路，課題組發展了經由α-碘代亞胺的首個不對稱[2+1]環化反應，成功實現[3.1.0]橋環化合物的不對稱構建（Nat. Commun., 2015, 6, 10041）。近日，研究團隊進一步拓展卡賓等價體的應用，填補金屬卡賓物種在硫葉立德不對稱重排環化反應中的空白，設計經由α-碘代亞胺的鋶烯胺中間體（sulfonium enamine），發展了「胺+磷酸」協同催化的硫葉立德重排，高效構建一系列手性硫環衍生物，成果在線發表於《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.）。

「卡賓等價體」的不對稱硫葉立德重排


通過催化體系反應變量的系統研究，研究小組發現單一的手性胺催化劑，如Macmillan催化劑、Jørgensen催化劑並無法實現反應的對映選擇性控制，單一的手性磷酸亦無法有效控制重排歷程的對映選擇性。當以環己二胺與磷酸作為協同催化體系，間硝基苯甲酸或三氟乙酸作為添加劑，可以順利實現硫葉立德重排反應的對映選擇性。進一步研究表明，手性二胺的兩個氮原子均發揮至關重要的作用。

硫葉立德不對稱重排的條件篩選


基於優化的反應條件，研究小組對催化機制的普適性進行考察。烯丙基上各個位點的取代官能團均可較好兼容，獲得相應的對映選擇性重排產物；需要指出的是，該方法對於α-取代醛可很好地導向目標重排產物，但無法實現其對映選擇性；反應可兼容δ-位點的取代基，可順利獲得對應的手性產物；該方法還可兼容炔基和聯烯底物，可構建含聯烯和雙烯的手性含硫化合物。

硫葉立德不對稱重排反應的底物普適性


此外，研究小組對反應的機制進行闡釋：首先，分離了可能的反應中間體，α-碘代醛，並使用消旋的α-碘代醛為底物，在標準條件下可以90% ee值獲得目標重排產物，說明手性胺和磷酸的協同催化體系可以很好地識別反應中間體，實現高效的面選擇性控制，導向最後的不對稱重排產物。進一步控制實驗表明，產物的手性主要由手性胺催化劑控制，而手性磷酸更多的是增加反應中間體「sulfonium intermediate」的位阻。


以上工作由香港科技大學黃湧教授/深圳灣實驗室陳杰安研究員共同指導，由博士後黎黎、北京大學深圳研究生院博士研究生陳保利共同完成，依託於省部共建腫瘤化學基因組學國家重點實驗室，得到了國家自然科學基金委員會、廣東省自然科學基金委員會、深圳市科技創新委員會的資助。（文字：陳杰安/黎黎）

Enantioselective intramolecular [2,3]-sigmatropic rearrangement of aldehydes via a sulfonium enamine intermediate

Li Li, Baoli Chen, Jiean Chen, Yong Huang

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202010234


黃湧

https://www.x-mol.com/university/faculty/17145

課題組主頁

http://www.huangresearch.org/

深圳灣實驗室

https://www.szbl.ac.cn/tame_detail.aspx?detail=1433&parm=1424

招聘連結

https://www.szbl.ac.cn/news_detail.aspx?detail=113986&parm=539

相關焦點

  • 深研院化生學院黃湧課題組實現首例非過渡金屬催化的Suzuki反應
    Suzuki反應北京大學深圳研究生院黃湧課題組針對這樣的問題針對該目標，黃湧課題組發展了新型有機硫醚類催化劑，實現了首例由非過渡金屬而是有機小分子作為催化劑的Suzuki偶聯反應，該成果近日發表於《美國化學會志》上，題為「A Transition-Metal-Free Suzuki-Type Cross-Coupling Reaction of Benzyl Halides and Boronic Acids via 1,2-Metallate Shift」
  • 深研院化生學院黃湧課題組發展銥催化的γ,δ-不飽和醯胺及羧酸的...
    α,β-不飽和羰基化合物是一類具有化學反應多樣性的合成子，其中製備這類化合物最為直接的策略是飽和羰基化合物的直接氧化脫氫，在早期的研究報導中，反應一般需要使用當量的氧化劑。近年，隨著綠色合成方法學的不斷發展，多個研究小組開始嘗試使用空氣或者氧氣作為反應的終端氧化劑，而因此過渡金屬介導的需氧脫氫被廣泛關注。
  • 南開團隊Science發文 解決困擾不對稱催化領域半個多世紀難題
    中國青年報客戶端訊（中國青年報·中國青年網記者胡春豔 通訊員馬超）11月22日，國際著名期刊《Science》在線發表南開大學周其林和朱守非團隊題為 「Highly enantioselective carbene insertion into N-H bonds of aliphatic amines」（卡賓對脂肪胺氮
  • 新聞 | 我校創新中藥研究院林國強院士團隊在Nature Communications發表不對稱1,6-烯丙基共軛加成成果
    近日，我校創新中藥研究院林國強院士團隊田平課題組和中國科學院上海有機化學研究所殷亮課題組聯合研究團隊在《自然通訊》（Nature Communications）上發表研究論文Copper(I)-catalyzed asymmetric 1,6-conjugate allylation，採用金屬銅和手性
  • 人才強校 | 郭紅超課題組在不飽和碳不對稱烯丙基化反應研究中取得...
    本網訊 日前，我校理學院郭紅超教授課題組在不飽和碳不對稱烯丙基化反應研究中取得重要進展，首次實現了聯烯碳的不對稱烯丙基化反應，為構建具有良好立體選擇性的兼具軸手性和中心手性元素的四取代聯烯化合物提供了簡潔、高效的合成方法，相應研究成果發表在《德國應用化學
  • 中環二硫的張力差帶來多硫多樣性
    華東師範大學姜雪峰課題組一直致力於硫化學科學問題的解決，發展了系列的新型多硫試劑：2015年報導了以兩種廉價易得的無臭「含硫無機鹽」亞磺酸鈉鹽（RSO2Na）和硫代硫酸鈉鹽（RS2O3Na）為原料，通過價態歸中策略方便的獲得了非對稱過硫（Chem.
  • 基於MXene特性構建複合硫正極的最新進展
    鋰硫（Li-S）電池由硫正極（容量為1675mAh·g-1）和鋰金屬負極（容量為3860 mAh·g-1）組成，其理論能量密度高達2600 Wh·kg-1或2800 Wh·L-1，有望為大型可攜式設備供電。      Li-S電池基於硫到硫化鋰（Li2S）的轉化反應，該反應涉及硫正極的多步電化學氧化還原過程，並伴有固-液-固三相轉變。
  • 馮小明課題組：Lewis酸催化β,γ-不飽和2-醯基咪唑的不對稱反應
    Lewis酸催化的β,γ-不飽和2-醯基咪唑的不對稱反應，包括串聯異構化/a-Michael反應、a-Mannich反應以及串聯異構化/sulfur-Michael反應。另一方面，雖然文獻中關於γ-加成反應的報導已經很成熟了，然而對於a,β-不飽和羰基類化合物的a-加成反應卻鮮有報導；此外，利用a,β-不飽和羰基類化合物作為親電試劑至今幾乎未見報導。因此，發展新型催化不對稱方法，高效、高選擇性的實現a,β-不飽和羰基類化合物的a-加成以及探索其多樣化的反應性能具有重要意義。
  • 南京大學王新平課題組自由基合成與性質研究取得系列進展化學加
    南京大學化學化工學院王新平課題組自2011年以來一直致力於自由基化合物的合成及其性質研究，取得了一系列重要成果。今年上半年，課題組在雙自由基、主族金屬自由基以及基於自由基的磁性多穩態等方向再次取得系列研究進展。 研究成果以若干篇論文形式發表在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int.
  • 四川大學馮小明院士課題組發表Nature Commun.
    川大馮小明院士課題組Nature Communications：Lewis酸催化的β,γ-不飽和-2-醯基咪唑的不對稱轉化一直以來，關於β,γ-不飽和羰基化合物作為親核試劑的不對稱反應研究較多，然而對於它同時作為親核試劑和親電試劑的不對稱反應研究則鮮有報導。
  • 南開大學黃有教授課題組最新科研進展
    相比於傳統的聯烯酸酯的反應，發展新型的聯烯酸酯，並在有機膦催化下以全新的反應模式參與反應成為有機膦催化領域具有挑戰意義的課題。目前課題組主要研究領域包括有機膦催化的Domino環化反應、硫葉立德參與的Domino環化反應、新型手性膦催化劑的設計合成及其不對稱催化反應研究。該課題組已經在Angew. Chem. Int. Ed., ACS Catal., Org.
  • 南開大學汪清民教授課題組:醛或酮對氮雜芳環碳氫鍵的直接烷基化
    但是使用自然界中廣泛存在且含量豐富的醛和酮作為烷基自由基來源的Minisci反應卻未有報導，其挑戰在於反應需要斷裂碳氧雙鍵並且羰基化合物與氮雜芳環的極性不匹配。近日，南開大學汪清民教授課題組在這一領域取得重大突破，他們將光催化條件下的質子遷移電子耦合（PCET）過程和生物體中的自旋中心遷移（SCS）過程結合起來，實現了由醛或酮作為烷基自由基等價體的Minisci碳氫鍵烷基化反應。
  • 中科大張清偉課題組JACS:鎳催化二級膦氧化物的不對稱烯丙基化反應
    催化不對稱合成P-手性膦已經引起了廣泛的關注。近十年來，化學家們發展了一系列前手性膦衍生物的分子間或分子內的去對稱化反應。 跳轉閱讀可怕！看了這篇後80%的人才醒悟，不該花時間在微信群或QQ群了！
  • 畢錫和課題組Chem：銀催化簡單烷烴的區域選擇性官能化
    卡賓誘導的C(sp3)−H鍵插入反應能在無導向基團參與條件下實現高選擇性的C(sp3)−H鍵官能化，是新近快速發展的重要策略，Davies、Pérez、Arnold等課題組在這一領域做出了重要貢獻，但是他們的策略僅限於吸電子基團（EWG）穩定的重氮化合物所生成的高親電acceptor型金屬卡賓（圖1A）。
  • 北京大學羅佗平課題組JACS:箭毒蛙毒素類似物的不對稱全合成
    最近，北京大學化學院的羅佗平課題組在JACS上報導了有關箭毒蛙毒素類似物( )-Batrachotoxinin A的不對稱全合成，文章DOI:10.1021/jacs.9b12882。Du Bois教授課題組通過串聯自由基策略在Science上率先報導實現了箭毒蛙毒素的不對稱合成(Science2016,354, 865)。北大羅佗平課題組也對該結構有極大的興趣。最近，他們通過光催化和區域去對稱化的策略，成功地構建了箭毒蛙毒素類似物( )-Batrachotoxinin A。
  • 湖南大學湯琳課題組：硫摻雜對g-C3N4的二次改性
    本研究通過硫輔助退火法成功地對石墨相氮化碳（g-C3N4）納米片進行硫摻雜二次改性，並保持材料原形貌結構基本不變。2. 硫原子的引入促進了g-C3N4層間電子轉移，並有效地增強了g-C3N4的電荷分離效率及表面電荷傳遞效率。3. 確定了硫原子摻入的方式，並結合DFT理論計算揭示了硫摻雜對g-C3N4各項性能的影響。
  • 湖南大學湯琳課題組硫摻雜對g-C3N4的二次改性
    硫原子的引入促進了g-C3N4層間電子轉移，並有效地增強了g-C3N4的電荷分離效率及表面電荷傳遞效率。3. 確定了硫原子摻入的方式，並結合DFT理論計算揭示了硫摻雜對g-C3N4各項性能的影響。結合價帶譜、肖特基測試，得出了所製備材料的相對能帶位置，發現硫摻雜會引起價帶的上升及導帶位置下降，從而降低禁帶寬度。DFT計算揭示了硫摻雜對能帶結構的影響機理，所摻入硫原子的p軌道參與催化劑價帶及導帶的形成，從而造成價帶頂及導帶底的相應偏移。圖3.
  • 環狀聯烯參與的不對稱鎳催化
    儘管如此，這些高張力中間體參與的不對稱催化反應卻非常罕見，迄今為止，僅有兩例報導：第一例是鈀催化的苯炔不對稱[2+2+2]環加成反應（Adv. Synth. Catal., 2006, 348, 2466–2474; J. Am. Chem.