上海有機所在鎳催化吡啶選擇性C-H官能團化反應方面取得進展

2021-01-13 中國科學院

　　吡啶是一類重要的雜環，廣泛存在於藥物和活性天然產物分子中。據FDA統計，吡啶是藥物分子中出現最多的含氮芳環。此外，吡啶是一種重要的合成中間體以及配體設計的重要結構單元。因此，對吡啶類化合物構建和修飾方法的研究具有重要意義。其中，吡啶的不對稱C-H鍵官能團化是合成手性吡啶類化合物最直接的方法，具備高度的原子經濟性和步驟經濟性。但目前該方面的研究鮮有報導，主要難點在於缺乏能同時控制活性和選擇性的配體。

　　中國科學院上海有機化學研究所金屬有機化學國家重點實驗室施世良課題組一直致力於發展新型手性氮雜環卡賓(NHC)配體，相繼報導了系列新型大位阻手性NHC配體，例如ANIPE和SIPE等，並應用於銅催化α-烯烴不對稱馬氏氫硼化反應(Angew. Chem. Int. Ed, 2018, 57, 1376)和鎳催化醇和炔烴偶聯製備手性烯丙醇的反應中(ACS Catal, 2019, 9, 1)。近期，他們利用這類大位阻強給電的NHC配體實現了首例鎳催化吡啶區域和對映選擇性C-H環化反應(J. Am. Chem. Soc, 2019, 141, 5628 見下圖)，快速構建了高對映選擇性的5,6,7,8-四氫喹啉和5,6,7,8-四氫異喹啉類化合物(高達99%收率和99% ee)。該方法具有較好的底物適用性和官能團兼容性。利用吡啶間位烯烴取代的底物可得到專一的對位endo-關環產物，吡啶鄰位或對位取代的烯烴底物可得到間位endo-關環產物。反應對於諸如酯基、帶有活潑氫的醯胺等官能團和苯並呋喃、吲哚、嗎啉、吡咯等雜環具有很好的兼容性。反應適用於1,1-二取代烯烴、苯乙烯、共軛二烯和三取代烯烴等。值得一提的是，通過其他方法例如發展完善的不對稱催化氫化反應，很難獲得該類手性雜環化合物。該研究工作為吡啶的直接不對稱官能團化提供了新方法，也拓展了廉價金屬催化的不對稱C-H活化反應範圍。

　　上述研究得到國家自然科學基金委、中科院戰略性先導科技專項(B類)、金屬有機化學國家重點實驗室的資助。

 

鎳催化吡啶區域和對映選擇性C-H環化反應

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