膦手性化合物在农药、医药、不对称催化与合成、材料科学等领域都具有广泛用途,其不对称合成不仅具有重要的基础研究价值,还具有较大的应用前景。传统合成该类化合物的方法通常依赖手性辅基诱导的非对映选择性合成和前手性膦类化合物的去对称化,常面临反应步骤多、操作繁琐、效率低、产物结构局限等不足。氢膦酰类化合物(R1R2P(O)-H)因具有毒性小、不易导致催化剂失活、对空气和水不敏感等优点,在不对称碳膦键形成中的应用受到了越来越多的关注。
在多种碳膦键形成的化学反应中,R1R2P(O)-H)对不饱和键的加成反应(简称为氢膦酰化反应)因具有较高(100%)的原子经济性而备受关注。早在1996年Tanaka和韩立彪教授就报道了消旋的炔烃的氢膦酰化反应,但由于反应性、区域选择性、立体(顺/反)选择性和对映选择性等方面的困难,发展相应的不对称氢膦酰化反应具有较大的挑战。2020年,张俊良教授和汪君教授分别报道钯催化的非活化炔烃的反马氏和马氏不对称氢膦酰化反应。值得一提的是,由于R1R2P(O)-H)较难发生消旋化,上述两例反应都以动力学拆分的机理进行,R1R2P(O)-H)的转化率低于50%。因此,发展新的催化体系以实现更加高效的不对称氢膦酰化反应就显得尤为必要。
近期,南开大学苏波课题组通过发展结构新颖的手性二胺配体,首次实现了铜催化的炔烃的不对称氢膦酰化反应。与之前反应不同的是,该反应以独特的动态动力学转化的机理进行,膦试剂的转化率接近100%。该反应具有较广的底物适用范围(能兼容各种芳基和烷基取代的端炔)、单一的顺式和反马氏选择性以及高达96%的对映选择性。机理研究表明膦试剂以立体保持的方式发生氢膦酰化反应,铜催化剂和碱共同促进了膦试剂的消旋化,少量水的加入可加速反应的进行。
综上,苏波课题组首次实现了铜催化的非活化炔烃的不对称氢膦酰化反应,这也是首例的动态动力学不对称氢膦酰化反应。该反应为构建结构多样的膦手性化合物提供了一种简单高效的方法,也为发展新的R1R2P(O)-H)的动态动力学不对称转化提供了新的思路。
论文信息
Copper-Catalyzed Enantioselective Hydrophosphorylation of Unactivated Alkynes
Jie Kang, Kang Ding, Si-Mu Ren, Wen-Jun Yang, Prof. Bo Su
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202415314
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