期刊:JACS
DOI:10.1021/jacs.4c09840.
由于炔丙基胺的低α-氨基C-H酸度和NH2基团的亲核干扰,炔丙基胺与α,β-不饱和酮的直接不对称α-C-H共轭加成仍然是一个巨大的挑战。炔丙基胺与α,β-不饱和酮的直接不对称α-C-H共轭加成,然后进行原位分子内环化,为构建1-吡咯啉支架提供了一种非常有趣的方法(方案1a)。这些1-吡咯啉支架是许多生物活性天然产物和药物中常见的关键结构元件(方案1b)。利用具有苯-吡啶联芳基骨架的手性吡哆醛4f作为催化剂,我们可以在不保护活性NH2基团的情况下实现炔丙基胺与α,β-不饱和酮的对映选择性α-C共轭加成。这导致以高产率合成了具有两个连续立体中心的各种手性多取代1-吡咯啉,其具有始终如一的高非对映选择性(>20:1 dr)和优异的对映选择性,最高可达99%ee(方案1c)。
研究从炔丙基胺1a和α,β-不饱和酮2a在10 mol%手性吡哆醛(R,S)-4a作为羰基催化剂存在下的反应开始(表1)。具体条件筛选如下。最后作者以4f为催化剂,NaOH作为碱,正己烷为溶剂获得最优条件,如条目19。
作者在最佳反应条件下,探索了炔丙基胺1的底物范围(表2)
接下来,作者考察了另外一种底物范围。
为了证明这种转化的实用性,分别进行了α,β-不饱和酮2a和2ab的克级反应,以良好的产率和优异的对映体纯度生产手性1-吡咯啉3a和3ab(方案2)。
产物3a和3ab的合成转化如方案3所示。在Lindlar催化剂的存在下,化合物(2R,3R)-3a以85%的收率氢化成顺烯基取代的1-吡咯啉5,而对映体纯度没有任何损失(方案3a)。使用Pd/C作为催化剂,(2S,3S)-3ab的三键可以完全氢化,以94%的收率和98%的ee生产烷基取代的1-吡咯啉6(方案3b)。用氢化二异丁基铝(DIBAL-H)实现了(2S,3S)-3ab内亚胺基团的选择性还原,形成手性吡咯烷(2S,3S,5R)-7作为单一立体异构体,产率为93%(方案3b)。(2S,3S)-3ab与烯丙基氯化镁反应,得到手性多取代吡咯烷8作为单一异构体,产率为91%,ee为99%(方案3b)。
作者提出了反应可能通过羰基催化途径进行(方案4)。具体如下图。
利用等摩尔量的炔丙基胺1a和1a-d进行动力学同位素效应研究(方案5)。
最后,作者发现了明显的动力学同位素效应,亚胺10a脱质子化生成α-氨基碳负离子11a可能是转化的速率决定步骤。这也得到了Hammett研究的支持(方案6)。对位取代炔丙基胺1与烯酮2a反应的对数(kX/kH)与取代常数σp的Hammett图给出了一条正斜率的直线(ρ=0.53),表明吸电子取代基加速了反应。