新催化剂！剑桥大学，再发Science！
学术
2024-10-07 21:49
河南
在有机合成化学中，攫氢反应（HAA）因其在形成复杂分子中的关键作用而成为研究热点。这种反应通过生成自由基中间体，能够有效地转化各种底物。然而，传统的HAA方法通常缺乏立体选择性，限制了其在不对称合成中的应用。因此，研究人员迫切需要开发能够实现不对称HAA的新催化剂。为了解决这一挑战，MacMillan及其团队于2015年首次提出了喹啉（quinuclidine）作为HAA催化剂，并展示了其优越的催化性能。在此基础上，研究者们开始探索具有手性结构的喹啉衍生物，以期开发不对称HAA催化剂。顺便提到，Cinchona生物碱作为一种天然产物，提供了理想的手性框架，已被广泛应用于各种不对称催化反应。研究表明，使用手性HAA催化剂能够有效改善反应的选择性。因此，英国剑桥大学Robert J. Phipps教授团队在Science期刊上发表了题为“A chiral hydrogen atom abstraction catalyst for the enantioselective epimerization of meso-diols”的最新论文。研究团队选择了环状顺式二醇作为反应底物，结合光催化和HAD催化，旨在实现更高的立体选择性。经过一系列反应优化，研究者们最终开发出了一种新的手性HAA催化剂，成功实现了多种meso-二醇的非对称去对称化，并生成了相应的手性二醇。(1) 本实验首次提出了使用手性HAA催化剂进行氢原子攫取（HAA）反应，成功实现了对meso化合物的对映选择性去对称化，得到了高选择性的反式二醇产物。通过使用Cincona衍生催化剂，研究团队首次展示了在不涉及氧反弹的情况下，独立生成手性自由基中间体的能力。(2) 实验通过改变催化剂的结构和反应条件，优化了对映选择性和产物转化率。特别是在引入epi-NHBoc-DHCN催化剂后，产物的对映体过量显著提高，并且对2a:1a比例的控制效果显著。此外，实验结果表明，手性HAA催化剂在氢原子攫取步骤中不仅影响产物的对映选择性，还影响反应物的立体化学。图1：对映体选择性氢原子转移Hydrogen atom transfer，HAT背景概述。图2：反应优化及手性氢原子攫取hydrogen atom abstraction，HAA催化剂探索。图3. 环内消旋二元醇对映选择性差向异构化的反应范围。本文揭示了奇特的手性氢原子攫取催化剂的潜力，尤其是在不对称氢原子攫取（HAA）反应中的应用。自2015年MacMillan等人首次提出使用奎尼克啶作为HAA催化剂以来，该催化剂在多种化学反应中展现出了显著的催化活性。通过对奎尼克啶的手性改造，研究者们成功开发出一种新型的手性HAA催化剂，能够高效脱去亚胺中间体的氢原子，进而合成出各种具有手性特征的醇类化合物。在对反应条件的细致优化过程中，研究者们利用了光催化剂和非手性催化剂的协同作用，达到了对环状二醇的高选择性转化。特别是，研究发现不同手性催化剂的微小结构变化对产物的立体化学选择性有显著影响。这一发现不仅为合成手性化合物提供了新的方法学思路，还为拓展不对称催化在自由基化学中的应用奠定了基础。通过进一步研究，这些手性氢原子攫取催化剂有望在药物合成及功能材料的设计中发挥重要作用，推动相关领域的进步。Antti S. K. Lahdenperä et al. ,A chiral hydrogen atom abstraction catalyst for the enantioselective epimerization of meso-diols.Science386,42-49(2024).DOI:10.1126/science.adq8029🌟 同步辐射，找华算 ！三代光源，全球机时，最快一周出结果，保质保量！👉全面开放项目：同步辐射硬线/软线/高能/液体/原位/SAXS/GIWAXS/PDF/XRD/数据拟合！🏅 500+博士团队护航，助力20000+研究在Nature&Science正刊及子刊、Angew、AFM、JACS等顶级期刊发表！
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