Chem. Eur. J. :唑基导向烯烃的钴催化不对称氢化反应

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氮杂环化合物包括二唑、三唑和四唑等,是许多分子的重要结构单元,在其附近进一步引入手性将拓展其结构多样性进而提升相关性能。但由于现有构建方法的局限,该方法并未得到广泛的发展。过渡金属催化不对称氢化是获得手性化合物高效且实用的方法,实现了许多的不饱和底物的还原,但关于含唑基烯烃底物的相关报道很少,并且都采用了稀有的贵金属(钌、铑、铱)催化剂。此外,可能是由于唑基相较于烯基具有更强的竞争配位能力,导致这些反应体系的对映选择性欠佳以及催化剂负载较高。相较于贵金属,廉价的丰产金属(锰、铁、钴、镍、铜)具有不一样的原子半径、电子性质和配位能力,可以为解决唑基对催化剂的毒化问题提供新选项。


近些年,金属钴催化剂在不对称氢化反应中的突出表现备受关注,比较典型的如Chirik、张绪穆、陆展以及张万斌等课题组的研究工作,表明其具有与同族贵金属铑相当甚至更好的催化能力。上海交通大学张万斌课题组在丰产金属催化不对称氢化领域开展了广泛而深入的研究(Ni: Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 7329–7334; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 5371–5375; Nat. Commun. 2020, 11, 5935; Co: Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 15767–15771; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 16989–16993),通过辅助配位作用和弱相互作用策略首次实现了酰胺基导向酰腙和共轭烯炔的钴催化不对称氢化,获得了优秀的反应活性和选择性结果。最近他们将钴催化体系应用于唑基导向烯烃的不对称氢化反应,实现了含唑分子中的高效手性引入。这也是丰产金属催化不对称氢化反应中首次使用氮原子而不是氧原子进行辅助配位促进(图1)。(Chem. Eur. J. 2022, e202201517. DOI: 10.1002/chem.202201517)。



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图1. 不对称钴催化氢化中的导向基团

作者通过对反应条件的优化后确定了CoCl2/Ph-BPE/Zn催化体系,并考察了不同唑基取代烯烃的底物。发现当唑基中配位氮原子存在邻位取代基时会降低其配位作用进而抑制反应进行(图2)。作者也对底物适用范围进行了考察,大多数含不同类型和不同电性取代基的氢化产物均能以很高的收率和优异的对映选择性得到(图3)。

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图2. 不同唑基导向底物研究

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图3. 底物适用性研究

为了进一步考察反应的应用性,进行了克级反应和转化反应,模板底物可以在低催化剂负载下(S/C = 2000)以94%的产率和98% ee得到手性产物,具有不同取代基的氢化产物在转化反应中可以保持手性不变。此外,通过其开发的催化体系,可以方便、高效地将手性引入唑类分子的β位(图4)。

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图4. 克级反应和转化反应

综上,上海交通大学张万斌课题组通过唑基本身的辅助配位促进作用,首次实现了唑基取代烯烃的钴催化不对称氢化反应,以优秀的收率和对映选择性合成了一系列手性唑类化合物,实现了S/C = 2000的催化效果,为含氮杂环化合物的手性引入提供了简单有效的新方法。

文信息

Azole-Directed Cobalt-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of Alkenes

Yue Jin, Yashi Zou, Yanhua Hu, Yunxi Han, Prof. Zhenfeng Zhang,* and Prof. Wanbin Zhang*

文章第一作者为金玥,通讯作者是张振锋研究员和张万斌教授


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202201517




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