在受限条件下,开发了一种无铜的点击反应机制,用于不对称Rh二烯催化
《Advanced Synthesis & Catalysis》:Development of a Copper-Free Click Reaction for Asymmetric Rh Diene Catalysis Under Confinement
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时间:2025年11月24日
来源:Advanced Synthesis & Catalysis 4
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铜-free 烯酮胺点击反应实现手性诺波胺配体固定化,研究其在均相和非均相Rh催化中的性能。发现配体构型(Z/E)和取代基影响异构体选择性,Z型配体在1,2-加成中呈现对映互补选择性,而E型配体则偏好单一对映体。间隔长度影响催化活性,长间隔(n=9)提升反应效率,短间隔(n=1-3)降低活性。非均相催化中,载体孔道增强异构体选择性(e.r.达62:38),但转化率下降。研究为点击化学固相催化提供新策略。
在本研究中,科学家们探索了一种无需铜催化剂的炔酮-胺点击反应,用于固定手性二烯配体。这种策略在两种不同的条件下均表现出良好的适用性:一是用于可溶性胺,二是用于含有氨基功能的介孔二氧化硅材料。通过该方法,成功合成了多种(E)和(Z)构型的烯胺酮,这表明反应具有高度的立体选择性,这取决于胺的类型。例如,当使用伯胺时,主要生成(Z)构型的烯胺酮,而使用仲胺时,则主要生成(E)构型的烯胺酮,其选择性超过99:1。这一发现为后续研究奠定了基础,使科学家能够将这些烯胺酮功能化的二烯配体用于Rh催化反应,既包括均相条件下的反应,也包括异相条件下的反应。
通过研究,科学家们发现这些配体在均相条件下对1,2-加成反应表现出一定的催化性能,而它们在异相条件下的表现则更为优异,尤其是在Rh催化的异噁唑环收缩反应中。这表明,不同反应条件对配体的性能有显著影响。例如,在均相条件下,Rh催化剂能够有效地催化1,2-加成反应,但其对产物的对映选择性较低。然而,在异相条件下,特别是当使用含有长链间隔基团的烯胺酮配体时,对映选择性显著提高,而反应产率则有所下降。这种现象可能与催化剂在异相条件下的结构变化以及与载体表面的相互作用有关。
在合成过程中,科学家们通过优化反应条件,如溶剂的去除和纯化方法,确保了反应的高效进行。例如,在均相条件下,通过使用旋转蒸发仪缓慢蒸发溶剂,可以实现高产率的烯胺酮合成。此外,纯化过程中的过滤和柱层析也对产物的纯度和立体构型产生了重要影响。研究还表明,反应中产生的烯胺酮可能经历(E)/(Z)构型异构化,这一过程在不同的配体和反应条件下表现出不同的速率。例如,含有较长间隔基团的烯胺酮在反应中更容易发生构型异构化,从而提高了产物的纯度和对映选择性。
在均相催化实验中,科学家们评估了不同烯胺酮配体对Rh催化性能的影响。结果显示,带有长间隔基团的(Z)构型烯胺酮配体在催化反应中表现出更高的产率和对映选择性,而短间隔基团的配体则表现出较差的性能。这一趋势可能与配体的空间位阻和电子效应有关,较长的间隔基团可能减少了配体与催化剂之间的直接相互作用,从而提高了催化效率。然而,对映选择性在不同配体之间表现出显著差异,这表明配体的结构设计对催化性能至关重要。
在异相催化实验中,科学家们将烯胺酮配体固定在介孔二氧化硅材料上,并测试了其催化性能。结果表明,虽然异相条件下的产率低于均相条件,但对映选择性却有所提高。这一现象可能与催化剂在固相载体上的结构变化以及其与反应物的相互作用有关。此外,研究还发现,当使用带有长间隔基团的(Z)构型烯胺酮时,异相条件下的对映选择性尤为显著,这可能与载体表面的相互作用和催化剂的固定方式有关。
通过比较不同反应条件下的催化性能,科学家们得出了关于烯胺酮作为配体在Rh催化中的作用的重要结论。在均相条件下,烯胺酮可能通过与Rh催化剂的直接相互作用影响催化性能,而在异相条件下,由于催化剂被固定在载体上,其与反应物的相互作用模式发生变化,从而提高了对映选择性。这些发现为开发新的催化剂设计策略提供了重要依据,尤其是在需要高对映选择性的反应中。
本研究不仅展示了烯胺酮点击反应在合成手性配体方面的潜力,还揭示了其在均相和异相催化中的不同表现。科学家们认为,未来的研究应进一步探讨烯胺酮在催化循环中的具体作用机制,以及其与Rh催化剂、反应物和产物之间的相互作用。此外,还应研究不同间隔基团长度对催化性能的影响,以优化催化剂的设计。这些研究将有助于拓展烯胺酮作为链接基团在分子异相催化中的应用范围,并探索其他催化反应的可能。
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