上海交通大學張萬斌教授課題組:RuPHOX-Ru選擇性不對稱催化氫化α,β-不飽和環丁酮

2021-02-26 CBG資訊

含有四元環狀烯丙醇結構的化合物廣泛存在於許多天然產物和生物活性分子中（圖1）。此外，因為該結構中同時具有碳碳雙鍵和羥基，從而能夠通過取代、加成或還原等操作轉化為其他手性化合物。因此，該化合物的合成受到廣大研究人員的廣泛關注。過渡金屬參與的不對稱催化氫化反應因其高效的原子經濟性、環境友好性等特點，是合成該結構重要的方法。

圖1. 含有四元環狀烯丙醇結構的化合物

（來源：Org. Lett.）


上海交通大學張萬斌教授課題組發展了一類高效面手性配體RuPHOX，其在許多不對稱催化反應中表現出非常高效的不對稱催化效果（J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 9819-9822; Org. Lett., 2017, 19, 238-241; Chem. Commun., 2018, 54, 599-602; J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 2080-2084）。最近，該面手性配體與釕的絡合物RuPHOX-Ru，被方便地應用於一系列不對稱催化氫化反應中，高效構建具有生物活性的光學純手性官能化衍生物（Adv. Synth. Catal., 2015, 357, 3262-3272; Org. Lett., 2016, 18, 2122-2125; Adv. Synth. Catal., 2017, 359, 3665-3673; Chem. Commun., 2018, 54, 13571-13574）。

本文中，該團隊將面手性RuPHOX-Ru催化劑運用於α,β-不飽和環丁酮的不對稱氫化中。首先，作者以苯環上沒有取代基的α,β-不飽和環丁酮為標準底物，對不對稱氫化反應條件優化，最終以大於99%的轉化率獲得手性烯丙醇，對映選擇性為94% ee。然後，在優化的反應條件下，作者對反應的底物進行了拓展（圖2）。研究發現，具有不同取代芳基的α,β-不飽和酮類化合物均可高效進行反應，並以最高99%的收率和99.9%的ee得到目標產物。相關研究成果發表於Org. Lett.（Org. Lett. 2019, 21, 4331-4335）。


圖2. 底物拓展

（來源：Org. Lett.）

 

為了探索該反應的具體過程，作者進行了一系列的氘代試驗（圖3）。研究發現：1）反應過程中存在烯醇互變現象；2）反應中的氫源來自氫氣，不存在轉移氫化的過程。


圖3. 四元環狀不飽和酮的氫化過程

（來源：Org. Lett.）

 

為了驗證該不對稱氫化反應的效率，作者嘗試降低催化劑的用量（S/C=10000）。在室溫和30 bar的氫氣壓力下，反應原料能夠完全轉化並獲得98%的分離收率和94% ee的不對稱催化效果。接著，作者以上述手性四元環狀烯丙醇為中間體，衍生出一系列具有潛在生物活性的手性化合物（圖4）。


圖4. 四元環狀烯丙醇化合物的衍生

（來源：Org. Lett.）

 

總結：上海交大張萬斌課題組在溫和的反應條件下實現了對α,β-不飽和環丁酮中C=O的選擇性不對稱氫化，反應可達到克級規模，且產物可方便地轉化為多種手性分子。這一成果最近發表在Organic Letters上，文章的第一作者是上海交通大學藥學院博士生李靜。

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