Angew.上海有機所在矽中心螺環不對稱合成及應用方面取得進展

2020-12-07 騰訊網

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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王鵬課題組發展了一類合成手性矽中心螺環(螺二氫苯並噻咯) 骨架的方法。利用該方法，可以構建該手性骨架衍生的關鍵配體平臺分子 (SPSiOL)，並進一步轉化得到手性矽螺環亞磷醯胺配體(SPSiPhos) (Angew. Chem. Int. Ed.,DOI: 10.1002/anie.202002289)。

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不對稱催化反應是高效獲得光學純化合物的最有效途徑之一。經過半個世紀的發展，通過新催化體系的建立，已為合成工業中手性分子合成帶來了技術革新。新催化體系建立的關鍵之一是手性配體的發展和設計，利用發展的配體可以實現過渡金屬催化劑穩定性、催化效率和立體選擇性的調控。設計合成新穎的手性骨架由於可以從關鍵平臺分子出發，結合手性片段和雜原子手性等設計理念，衍生出不同類型的手性配體庫而受到化學家的廣泛關注。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王鵬課題組發展了一類合成手性矽中心螺環(螺二氫苯並噻咯) 骨架的方法。利用該方法，可以構建該手性骨架衍生的關鍵配體平臺分子 (SPSiOL)，並進一步轉化得到手性矽螺環亞磷醯胺配體(SPSiPhos) (Angew. Chem. Int. Ed.,DOI: 10.1002/anie.202002289)。

在各種手性骨架中，軸手性螺二氫茚骨架已被視為一類「優勢手性骨架」，但是碳中心的螺環骨架合成和改造仍具挑戰。與碳相比，矽的原子半徑更大 （SivsC: 111 ppmvs67 ppm），碳矽鍵鍵長更長 （C-SivsC-C: 1.87 埃米vs1.53 埃米），同時矽中心螺環接近垂直的構像亦可能導致螺二氫苯並噻咯相較於碳中心螺二氫茚骨架更加剛性。螺二氫苯並噻咯骨架這些獨特的性質決定了其衍生的手性催化劑或者配體可能具有與碳中心螺環衍生物不同的反應性質和手性誘導能力，並為手性配體和催化劑開發提供新的平臺。然而，目前矽螺環骨架的不對稱合成鮮有報導 (J. Am. Chem. Soc.1996,118, 12469;Angew. Chem. Int. Ed.2013,52, 1520;J. Org. Chem.2015,80, 5407)。

圖 手性螺二氫苯並噻咯的不對稱合成及應用

利用Rh催化分子內雙氫矽化反應，以(R,R)-Et-DuPhos或(R)-QuinoxP作為手性配體，首次實現了螺二氫苯並噻咯衍生物高效和高立體選擇性合成。隨後，通過該方法可以以10克級規模、優異的收率(90-99%)、非對映選擇性(dr = 96:4)和對映選擇性（ee = 99%）構建了配體平臺分子的前體。通過X-ray單晶結構比較發現：矽中心螺環二酚SPSiOL與碳中心螺環二酚SPINOL相比，SPSiOL兩個苯環之間有更大的二面角 (92.2ovs64.2o)， 氧氧間距離更遠 (5.155 埃米vs3.439 埃米)。鑑於兩者結構上的顯著差異可能產生不同的反應性質和手性誘導能力，他們從對映純SPSiOL出發，進一步合成了一系列基於螺二氫苯並噻咯骨架的手性亞磷醯胺配體 (SPSiPhos)。初步研究表明，SPSiPhos在Rh催化的氫化反應和Pd催化的分子內胺芳基化反應中都展現出優秀的手性誘導能力，驗證了螺二氫苯並噻咯骨架在不對稱催化中的潛力。該工作首次提出使用矽螺環作為手性骨架設計手性配體和催化劑，為進一步研究手性矽螺環結構在不對稱催化中的應用奠定了基礎。

文章的第一作者為碩士研究生常鑫。上述研究工作得到了國家自然科學基金委、中國科學院和上海有機所的資助。

來源 | 上海有機所 編輯 | 化學加

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