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• 镍氢催化的烯烃移位接力不对称氢烷基化

            Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1754~1758

  C(sp³)立体手性中心广泛存在于药物分子和天然产物中.构建C(sp³)—C(sp³)键的过程中, 对映选择性地引入一个不对称的二级烷基官能团能构建有机分子中最常见的叔碳C(sp³)立体手性中心, 该转化简洁而富挑战.从消旋的烷基卤化物或者烷基金属试剂出发, 过渡金属催化的立体归一性的偶联反应是实现这类不对称转化的实用策略之一, 如镍、钯、钴催化的不对称Kumada, Negishi, Suzuki-Miyaura反应.南京大学配位化学国家重点实验室朱少林课题组基于他们发展的镍氢催化的烯烃迁移烷基化偶联策略, 以简单易得的烯烃或烯烃混合物和消旋的烷基卤化物为原料, 实现了烯烃端位远程选择性引入一个不对称的二级烷基官能团, 可以快捷构建叔碳C(sp³)立体手性中心.以α-溴代酰胺为例, 高区域归一性和对映选择性地实现了α-手性酰胺的合成.

  远程迁移策略实现非活化C(sp³)—H键烯基化反应

            Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1499~1503

  从原子经济性和步骤经济性的角度, 惰性的C(sp³)—H键参与的直接化学转化对合成化学具有重要意义.尽管该领域已得到飞速发展, 但是在反应活性及选择性方面依然存在巨大的挑战.常见方法是利用过渡金属催化和导向基团协同实现化学选择性及区域选择性的C(sp³)—H键活化.另一方面, 自由基促进的氢原子转移(HAT)也是一种高效策略.最近, 苏州大学材料与化学化工学部朱晨课题组利用原位生成的烯基自由基远程攫氢, 对远程非活化C(sp³)—H键进行活化, 然后C(sp³)中心自由基进攻烯烃, 再经过五元环过渡态实现远程的烯基迁移.该方法可以在较温和的条件下, 通过调整外加自由基, 在惰性C(sp³)—H键上高效及区域选择性地引入单氟、二氟以及多氟烷基取代的烯烃.该工作是首例碳中心自由基促进的远端C(sp³)—H键烯基化反应.

  炔酰胺介导的硫代多肽的合成

            Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 1382~1386

  多肽和蛋白质的化学合成与修饰逐渐成为21世纪新药研发和化学生物学研究领域的一种重要工具.其中将蛋白质主链骨架上的羰基氧换成硫而形成的硫肽键是对其一级结构造成影响最小的一种修饰方式, 但由于合成方法上的局限性, 其应用潜能还未被充分发掘出来.江西师范大学化学化工学院赵军锋课题组利用他们原创的炔酰胺类缩合剂(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 13135~13138), 实现了炔酰胺介导的以单硫代α-氨基酸为硫试剂的硫代多肽合成方法, 反应条件简单、温和, 操作方便, 避免了手性α-氨基酸的外消旋化.该方法不但可以在液相多肽合成中定点、高效地引入硫肽键, 而且还能用于硫代多肽的固相合成, 成功解决了多肽和蛋白质硫肽键修饰研究领域中的瓶颈问题.

  基于Ni/Zn体系催化三级烷基草酸酯C(sp³)—O键断裂构建季碳中心

            J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 820~824

  通过过渡金属催化反应得到烷基自由基并将其用于交叉偶联反应构建季碳中心, 一直以来是有机化学领域最具有挑战性的课题之一.上海大学化学系龚和贵课题组利用非活化三级醇制备烷基草酸酯, 并通过锌粉/氯化镁协同作用, 实现了三级烷基草酸酯C(sp³)—O键的断裂, 产生三级烷基自由基.采用活化双键可以高效捕捉自由基中间体得到C(sp³)—C(sp³)季碳中心Micheal加成产物.该反应具有底物选择多样性、灵活性、广谱性等特点.另外, 在Ni催化下三级烷基草酸酯还可以与芳基卤化物发生还原交叉偶联反应, 生成C(sp³)—C(sp²)季碳中心产物.这种通过Ni/Zn还原体系, 使C(sp³)—O键高效断裂并构建交叉偶联产物的新方法, 为在温和简便条件下合成复杂化合物提供了一种新途径.

  不对称钯催化环丁酮类化合物的开环/交叉偶联及环丙烷化反应

            Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 897~901

  全碳取代的季碳手性中心广泛存在于在天然产物和药物中, 而关于催化对映选择性构建季碳手性中心的反应研究一直以来是有机合成领域的热点和难点.杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室徐利文课题组设计了对称环丁酮的钯催化对映选择性开环-碳碳键形成反应, 并成功构建含有全碳取代的季碳手性中心的1-茚酮类化合物.研究人员发现钯/手性磷配体催化体系可高效实现环丁酮的不对称开环过程, 并且发现在外加偶联试剂芳基硼酸存在的情况下, 反应以开环-交叉偶联的模式进行得到含有季碳手性中心的1-茚酮.此外, 在不存在外加偶联试剂的情况下反应以开环-环丙烷化模式进行, 得到手性的稠环环丙烷-茚酮化合物.两种反应模式从同样的底物出发, 分别以不同的条件选择性地生成两类目标产物.反应的底物适用范围广, 产率和对映选择性均非常理想.该研究为手性茚酮类骨架的不对称合成提供了新的思路.

  具有氧化还原活性的NHBC肟氯酯用于脱羧自由基氟化反应

            Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 624~627

  三氟甲基(CF₃)基团是一类非常重要的含氟官能团, 现有试剂大多合成繁琐、价格昂贵.三氟乙酸(TFA)及其酸酐(TFAA)是工业用的廉价氟源, 但由于三氟甲基的强吸电子效应, 使得三氟乙酸根离子具有很高的氧化电势, 很难发生氧化脱羧释放CF₃自由基.近期Baran和Sanford等课题组报道的NHPI (N-hydroxyphthalimide)类型氧化还原活性酯(RAE)是一种很好的活化羧酸的方法, 由此衍生的脱羧官能化反应发展迅猛.但是NHPI不能活化三氟乙酸, 开发稳定廉价的具有氧化还原活性的氟代烷基化试剂, 仍然具有很大的挑战和迫切的需求.南京大学化学化工学院潘毅课题组的王毅副教授与本院的梁勇教授合作, 通过在肟酯中引入一个卤素离去基团, 以稳定富电子的亚胺, 用于对抗活性酯中含氟基团的强吸电子效应.这种氯亚胺酰基酯在光催化的条件下, N—O键断裂生成三氟乙酰氧自由基(CF₃CO₂•), 进一步脱羧得到三氟甲基自由基.这种新的离去基团辅助策略, 使用NHBC (N-hydroxybenzimi- doylchloride)酯在温和的光催化条件下, 高效地实现了三氟乙酸的脱羧, 释放出三氟甲基自由基, 对于其他含氟基团(CF₂H, C₂F₅, C₃F₇等)同样具有很好的活化效果, 将其应用到未活化烯烃的氢化氟烷基化反应和氟化迁移反应中, 反应条件温和, 底物适应范围广.此外, 合作者梁勇教授还通过密度泛函(DFT)理论计算佐证了NHBC比NHPI更容易拉动电子, 在热力学上更有利于产生各种含氟烷基自由基和亚胺负离子, 同时氯的离去也降低了整个体系的熵.

  多元协同催化羧酸向醛的定向转变

            Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 312~316

  氘代标记技术一直是药物代谢分析和反应机理研究, 以及核磁共振光谱和质谱分析的重要工具.南京大学化学化工学院谢劲课题组实现了可见光与硫醇、膦自由基协同作用下羧酸向醛和氘代醛的定向转变.通常情况下, 醛比羧酸更容易被还原, 把羧酸直接还原为醛而不发生过度还原, 被视为有机官能团转化领域中的一大重要挑战.作者使用廉价的D₂O作为理想的氘源, 在底物具有多种官能团(醛基、酮羰基、酯、卤素等)时仍具有专一选择性, 可以实现羧基向醛的定向转化, 其他官能团均不受任何影响.该反应也可以为天然产物、药物分子和生物活性大分子的后期功能化合成复杂的氘醛提供一种便捷的新方法, 反应同样适用于克级反应, 且产率和氘代率不受影响.

  Pd催化芳烃与炔烃的C—H键活化烯基化反应:通过1, 4-氯迁移选择性合成含氯烯烃

            Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 16041~16045

  多取代烯烃是合成高附加值化学品的重要中间体, 而炔烃作为底物合成多取代烯烃是一种常用的策略.过渡金属催化剂可以有效催化官能团化的芳烃对炔烃的加成反应.对于通过芳烃C—H键活化与炔烃的烯基化反应, 可以借助导向基团有效实现芳烃的烯基化反应.对于无导向基团的简单芳烃, 目前报道的底物集中于富电子的芳烃、杂原子芳烃、多氟代芳烃等.扬州大学化学与化工学院段伟良课题组利用2-羟基-1, 10-菲啰啉配体与醋酸钯实现无导向基团芳烃与炔烃的直接烯基化反应.作者推测这一配体与钯可能以共价键和配位键的方式同时成键, 这种配位方式可以有效地促使醋酸根解离释放出空配位点, 从而有利于钯切断芳烃的碳氢键.对于对位氯取代芳烃, 底物为芳基炔烃可以得到直接烯基化三取代烯烃; 底物为烷基炔烃可以得到烯基化1, 4-氯迁移的四取代含氯烯烃.缺电子, 富电子芳烃都可作为碳氢活化底物使用, 最高收率可达94%.

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