通过铑催化不对称芳氢化反应实现色烯类化合物的动力学拆分和动态动力学拆分

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   黄酮类化合物是很多天然产物和药物分子特有的结构单元,具有抗肿瘤、抗氧化、抗菌、抗炎、抗糖化和美白等生物活性。含有一个手性中心的黄烯、黄烷和异黄烷都属于黄酮类化合物。鉴于黄酮类化合物广泛的生理活性,发展合成黄酮类化合物的方法受到了合成化学家的广泛关注。但是,简捷、高效、高选择性的不对称催化获得光学纯的黄烯、黄烷、异黄烷类化合物的方法的报道还非常有限。

图1. 手性类黄酮结构


近年来,铑催化的烯烃的不对称芳氢化反应发展比较成熟,但是烯烃底物仍然受到很大限制,一般都需要吸电子基团(主要是羰基)活化的烯烃。因此,发展铑催化的非活化烯烃的不对称芳氢化反应具有重要的意义。最近,南方科技大学汪君课题组利用铑和手性双膦配体为催化剂,芳基硼酸为芳基化试剂,实现了色烯类化合物的不对称芳氢化反应,以良好的产率和优异的对映选择性合成了一些列手性黄烷和黄烯化合物。有意思的是,当色烯2位上的取代基是芳基或烷基时,反应以动力学拆分的形式进行;而当色烯2位上的取代基是烷氧基时,反应则以动态动力学拆分的形式进行。


研究人员以2-苯基-色烯和苯基硼酸为模型底物对反应条件进行筛选,使用 [Rh(cod)Cl]2和(R)-DifluroPhos为催化剂,高效、高选择性的实现了2-苯基-2H-色烯的不对称芳氢化动力学拆分反应,以优异的选择性(dr >19:1, 96% ee)获得手性芳氢化产物,同时以95% ee 的对映选择性回收未反应的原料。动力学拆分选择因子s 达到183。底物扩展研究显示,苯并吡喃芳环或者2位芳环上的取代基对反应的影响较小;同时2位取代基是烷基时,反应也能顺利进行。芳基硼酸上的取代基对反应有一定影响,但大多数芳基化产物都获得了良好的收率和优异的对映选择性(up to 99% ee),s 最高达到532(30 examples)。X射线单晶衍射确认产物构型。


在此基础上,作者猜想能否进一步实现该反应的动态动力学拆分?作者发现当色烯2位上的取代基是烷氧基,两个构型在一定的条件下会发生互相转化。进一步通过筛选和优化反应条件发现,使用[Rh(cod)OH]2和(R)-Xyl-P-Phos为催化剂,0.5当量的三乙胺和0.5当量的磷酸钾条件下,能够高效、高选择性的实现2-乙氧基-2H-色烯的不对称芳氢化动态动力学拆分反应,以良好的收率(85%)和优异的选择性(96% ee)获得手性芳氢化产物。作者并对2-烷氧基-2H-色烯和芳基化试剂的底物适用范围进行了研究,相应的芳氢化产物都获得了良好的收率和优秀的对映选择性(up to 98% ee, 23 examples)。值得注意的是,产物能够很容易的转化为异黄烷和氢化香豆素。

图2. 铑催化色烯类化合物的不对称芳氢化反应


该研究工作不仅扩展了铑催化非活化烯烃的不对称芳氢化反应的应用范围,也为手性黄烷、黄烯、异黄烷及香豆素类化合物的合成提供了新的思路。


相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition 上,文章第一作者为博士生杨清镜



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