手性铂(II)双(二胺)配合物[Pt((S,S)-1,2-二苯基乙二胺)2]2+ 2X–的合成、结构及对1,3-二羰基化合物与硝基烯烃/偶氮二甲酸酯不对称加成的催化作用

【字体: 时间:2025年06月26日 来源:Tetrahedron 2.1

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  本研究针对传统八面体铂(IV)配合物催化活性受限的问题,创新性地开发了具有D2对称性的平面四方铂(II)双(二胺)配合物[Pt(dpen)2]2+ 2X–。通过晶体结构解析证实其构型,并发现该系列催化剂在1,3-二羰基化合物与trans-β-硝基苯乙烯(>99%转化率,51% ee)及偶氮二甲酸酯(97%转化率,52% ee)的不对称加成反应中展现优异性能,为金属介导的外球氢键催化机制提供了新范例。

  

在不对称催化领域,金属配合物催化剂的设计一直是突破对映选择性的关键。传统八面体钴(III)/铂(IV)三(二胺)配合物虽具手性环境,但因其d6电子构型导致的配位位点饱和和取代惰性,严重限制了催化活性。更棘手的是,这些配合物在有机溶剂中溶解性差,且缺乏强氢键供体能力,使得底物活化效率低下。这些瓶颈促使科学家们不断探索新型手性催化剂体系。

为解决这一难题,研究人员开展了一项突破性研究。他们意外发现铂(IV)前体在(S,S)-1,2-二苯基乙二胺(dpen)存在下,经n-丙醇回流会自发还原为平面四方铂(II)配合物[Pt((S,S)-dpen)2]2+ 2Cl(收率77%)。单晶X射线衍射揭示该D2对称性结构中,每个Cl与两个NH形成氢键,甲醇分子则通过O-H···N相互作用稳定晶格。通过阴离子交换获得BArf、B(C6F5)4等脂溶性衍生物(收率74-92%),显著改善了有机相溶解性。

关键技术包括:1)X射线单晶衍射确定分子结构;2)核磁共振(1H/13C)追踪反应进程;3)手性HPLC分析对映体过量值(ee);4)振动圆二色谱验证绝对构型;5)氢键相互作用分析技术。

【结果】
Abstract部分揭示:相比传统铂(IV)体系,新型铂(II)催化剂在硝基烯烃加成中实现51% ee(BArf盐),转化率>99%;在偶氮二甲酸酯α-氢肟化反应中达52% ee,转化率>96%。

Introduction部分通过Werner配合物发展史指出:铂(II)配合物的优势在于其d8电子构型保留一个空配位点,同时四个NH提供氢键活化位点,形成独特的C2对称性口袋。

Results部分重要发现:

  1. 晶体结构显示Pt-N键长2.040 ?,N-Pt-N键角176.1°(反式)和83.1°(顺式),与[Pt(en)2]2+参数高度吻合;
  2. 阴离子效应研究表明BArf因弱氢键受体特性使反应加速(20h vs BF4的48h);
  3. 对照实验证实铂(II)体系对映选择性(51% ee)显著优于仅含金属手性的[Pt(en)3]4+(23% ee)。

Discussion部分机制阐释:

  1. 通过NH···O硝基和NH···羰基双重氢键活化底物,形成外球过渡态;
  2. 二苯基乙二胺的立体位阻较乙二胺(en)更能诱导手性环境;
  3. 晶体中观察到的NH···Cl(2.49 ?)和NH···OCH3(1.96 ?)接触为作用机制提供直接证据。

这项研究的意义在于:

  1. 意外发现的还原路线为平面四方铂(II)双(二胺)配合物建立了通用合成策略;
  2. 证实非八面体构型金属配合物可通过外球机制实现高效不对称催化;
  3. 为开发兼具空配位点和多氢键供体的"双功能催化剂"提供了设计模板。论文发表在《Tetrahedron》彰显其在合成方法学领域的重要价值。
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