03.06 Pd催化胺導向對映選擇性C–H烯化合成軸手性聯芳基-2-胺

軸手性聯芳基骨架普遍存在於生物活性化合物、天然產物中,並且在不對稱合成中作為手性配體和催化劑也發揮著重要作用。其中,軸手性聯芳基-2-胺及其衍生物是在生物化學和不對稱催化中得到廣泛應用(Figure1)。

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通常,構建手性聯芳基-2-胺衍生物的有效策略是通過芳基-芳基的不對稱交叉偶聯。近些年,不對稱的C–H活化已成為獲得手性聯芳基的直接替代方法。特別是,螯合輔助催化的不對稱C-H活化通過改變不同的導向基能夠獲得多種手性聯芳化合物。迄今為止,已經使用了兩種類型的導向基,即N-雜芳烴及其衍生物和氧化膦類(Scheme 1)。這兩種導向基即作為配位基團,又用以實現反應性和龐大的鄰位取代基來增強對映體控制。儘管取得了這些進展,通過不對稱C-H官能化合成軸手性聯芳基-2-胺還尚未實現。最近,浙江大學化學系史炳鋒教授課題組報道了以手性螺環磷酸作為配體,醋酸鈀為催化劑,碳酸銀為氧化劑,伯胺作為導向基實現了聯芳基-2-胺的烯化並具有較高的對映選擇性

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最初,作者用丙烯酸丁酯(2a)對2-(萘-1-基)苯胺(1a)在10 mol% Pd(OAc)2、10 mol%手性SPA L1以及一當量AgOAc存在下在DCE中40℃下進行C–H烯化反應。令人高興的是,該反應以高收率和對映選擇性生成了3aa(Table 1)。然後,作者對具有不同空間和電子性質的手性SPA配體以及BINOL和H8-BINOL衍生的手性磷酸配體進行了研究,結果表明前者優於後者且L1最佳。作者認為,與BINOL衍生的手性磷酸配體相比,SPA提供了更剛性和更窄的手性口袋,從而導致與底物更好的非共價相互作用。最後,作者通過對氧化劑和溶劑的篩選發現Ag2CO3和甲苯為最佳。

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建立了最優條件之後,作者考察了該方案的通用性 (Table 2)。該反應條件能夠兼容其它各種丙烯酸酯類(3aa-3da)和苯乙烯類(3fa-3ka)(55-96%產率,86-97%ee)。乙烯基磷酸二乙酯(3ea)在此反應條件下也能反應雖然產率較低(41%)但仍保持著較高的ee值(90%)。各種單取代和雙取代的聯芳基-2-胺都能夠適用(3hb-3hx)(43-93%產率,90-96%ee)。然而作者發現聯芳基上取代基的電子性質顯著影響反應性,但對映體控制幾乎沒有影響。通常,帶有供電子取代基的聯芳基-2-胺比帶有吸電子取代基的聯胺基具有更高的反應性(3he vs 3hc;3hg, 3hh vs 3hi; 3hj, 3hk vs

3hl-3hn;3hp vs 3ho vs 3hq; 3hs vs 3ht)。值得注意的是,作者通過幾個代表性的例子說明可以通過減少催化劑和配體的負載量來進行C-H烯化反應,相應的產物以相當的收率獲得,且不損失對映選擇性(2.5 mol%, 3aa,3ga, 3ia, 3he, 3hh, 3hk and 3hr; 1mol%, 3aa and 3hg)。最後,作者通過X射線晶體學分析將產物3ha3hh3hl3hu的絕對構型確定為Ra,並通過類比確定其它產物絕對構型。

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為了驗證烯化產物的構象穩定性,作者測量了3ha的旋轉勢壘並發現3ha具有較高的旋轉障礙(ΔG‡約為36 kcal / mol,t1/2(160 ℃)= 6.30 h,t1/2(170 ℃)= 5.91 h)。不幸的是,作者試圖實現在6和2'位置均帶有空間上更苛刻的取代基的聯芳基-2-胺的動力學拆分的嘗試失敗了,這與先前使用瞬時性手性輔助策略進行的對映選擇性C-H烯化反應的結果形成鮮明對比

為了展示該方案的潛力,作者進行了克級放大實驗和進一步轉化(Scheme 2)。作者僅使用1 mol%的L1(36 mg)以5 mmol的規模將rac-1a進行2h的烯化反應得到產物(R)-3ha,產率為65%,ee為93%。又以3ha為基礎底物,成功衍生出一系列重要的化合物。

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總 結

史炳鋒教授課題組成功開發了一種高效方法,可通過Pd(II)催化遊離胺導向進行C-H烯化反應對映選擇性合成軸手性聯芳基2-胺。手性螺環磷酸SPA配體的使用使實驗結果獲得了優異的產率和對映選擇性。此外,為了在溫和條件下有效轉化,可以將配體負載降低至1 mol%。

這一研究成果已於近期發表在Angew. Chem. Int. Ed.上,文章第一作者是浙江大學化學系博士生研究生佔貝貝,通訊作者為浙江大學化學系史炳鋒教授。

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