我国学者在不对称自由基硫-氧偶联反应方面取得进展

【字体: 时间:2023年02月07日 来源:国家自然科学基金委员会

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  研究成果以“铜催化的不对称自由基杂原子硫–氧偶联反应(Cu-catalysed enantioselective radical heteroatomic S–O cross-coupling)”为题,于2022年12月27日在《自然?化学》(Nature Chemistry)上发表,论文链接:https://www.nature.com/articles/ s41557-022-01102-z

  

图(A)过渡金属催化的对映选择性交叉偶联反应;(B)杂–杂交叉偶联反应中对映选择性还原消除的挑战;(C)铜催化的不对称自由基杂原子硫–氧偶联反应;(D)底物适用范围;(E)大宗化工原料甘油高效转化为手性C3合成子;(F)肌醇对映选择性4,6-去对称化

  在国家自然科学基金项目(批准号:22025103、92256301、21831002、22122109)等资助下,南方科技大学刘心元、顾强帅团队与浙江大学洪鑫团队合作,在不对称自由基硫–氧偶联反应领域取得进展。研究成果以“铜催化的不对称自由基杂原子硫–氧偶联反应(Cu-catalysed enantioselective radical heteroatomic S–O cross-coupling)”为题,于2022年12月27日在《自然?化学》(Nature Chemistry)上发表,论文链接:https://www.nature.com/articles/ s41557-022-01102-z。

  过渡金属催化有机卤化物与亲核试剂的交叉偶联反应是应用最为广泛的构建碳–碳和碳–杂键的方法之一,在现代有机合成中占有重要地位(图A)。杂–杂键化合物是一类重要的有机分子,是天然产物、药物分子中不可或缺的合成砌块,也是构建新配体、新材料的重要结构单元。然而,过渡金属催化的杂原子和杂原子交叉偶联构建杂–杂键的不对称反应鲜有报道。实现该类反应最大的挑战在于杂–杂键成键时最后还原消除步骤十分困难(图B)。

  上述团队基于通过单电子还原消除的方式解决杂–杂键难以发生双电子还原消除的问题,同时通过手性配体调控来实现不对称杂–杂偶联反应的设想,使用磺酰氯作为亲电试剂,在一价铜的还原下产生磺酰基自由基中间体和二价铜,前手性或内消旋二醇与产生的二价铜进行配体交换,最后磺酰基自由基与二价铜中间体进行单电子还原消除,从而实现了铜催化的不对称自由基杂原子硫–氧偶联反应(图C)。该反应底物适用范围宽,内消旋1,2-二醇,前手性1,3-二醇,前手性2-氨基-1,3-二醇,前手性1,2,3-三醇,部分羟基被保护的内消旋四醇、五醇、六醇等都能顺利进行去对称化不对称自由基磺酰基化反应(图D)。该策略还可应用于大宗化工原料甘油的不对称转化,构建高附加值手性C3合成子(图E),以及肌醇的高对映选择性4,6-位去对称化,合成手性肌醇-4(or 6)-磷酸酯(图F)。

  该研究为非环全碳季碳手性中心的构建以及资源分子高效不对称转化提供了新的方法,为不对称自由基杂–杂偶联反应提供了新思路。

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