利用储量丰富、廉价易得、低污染元素作为催化资源构筑重要立体化学结构具有重要研究意义。含杂原子的手性化合物, 例如手性氨基醇类、手性酰胺类、取代四唑类, 吲哚衍生物、吡咯烷衍生物等结构单元广泛存在于天然产物中, 并且在药物研发过程中具有重要的价值。高效构建以上结构单元一直以来都是化学、生命科学、药学科研工作者重点关注的问题。
三元环系结构具有较大的环张力, 导致其稳定性低, 因此具有较高的反应活性。重要三元环系化合物主要包括：环氧乙烷(oxirane)、氮杂环丙烷(aziridine)以及供体-受体环丙烷(donor-acceptor, D-A cyclopropane), 这些结构的不对称开环反应成为构建上述重要结构骨架的合成砌块。值得注意的是, 近些年在金属催化剂催化策略下, 经三元环类化合物的不对称开环反应高效构建高对映选择性的含杂原子结构片段及杂环骨架受到了广泛的研究关注。同时, 伴随了多种催化策略的发展。
王锐院士团队撰文讨论了在金属镁催化策略下, 不同亲类型核试剂对环氧乙烷、氮杂环丙烷, 以及D-A环丙烷的不对称开环反应。氧杂环丙烷的开环反应可用于构建手性氨基醇类结构单元；氮杂环丙烷的开环反应主要用于构建手性酰胺、吲哚、嘧啶、四氮唑类衍生物等, 也是现阶段相关研究最广, 报道最多的一类开环反应；而D-A环丙烷则是构建多种手性环系化合物的重要原料。文章评述了以上多类别开环反应中用到的不同金属镁催化方法、阐述了底物的适用范围、产物的合成应用、及相应的机理研究。最后, 对三元环类化合物不对称开环反应当前的发展状况进行了总结, 并在此基础上进行了相关展望。
吕佳明, 王林清, 王锐*, 杨东旭*. 金属镁催化高张力三元环系的不对称开环反应. 科学通报, 2024, 69(23): 3367-3382
https://doi.org/10.1360/TB-2023-1112
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