近期,深圳湾实验室冯小明/刘杨斌课题组和哈尔滨工业大学(深圳)宋利娟合作在Chin Chem Lett 在线发表文章,题目:Catalytic asymmetric inverse-electron-demand Diels–Alder reaction of 2-pyrones with aryl enol ethers,doi:10.1016/j.cclet.2024.110581.
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手性芳基环己-3-烯醚骨架广泛存在于天然产物和药物中,但目前缺乏高效的合成策略。不对称全碳Diels-Alder(DA)反应是构建手性六元碳环最直接有效的方法之一,不同于较为成熟的正常电子需求的DA反应,不对称全碳反电子需求的DA(IEDDA)反应可以为手性六元碳环的构建提供新的合成策略。最近2-吡喃酮作为缺电二烯体与不同富电亲二烯体间的不对称全碳IEDDA反应引起人们的广泛关注。在此情况下,作者对手性芳基环己-3-烯醚骨架进行逆合成分析发现,该骨架可由2-吡喃酮和芳基烯醚经IEDDA反应构建的桥联双环内酯开环得到。另一方面,2-吡喃酮与烯醚的IEDDA反应主要集中在烷基烯醚(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 14562-14567;Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202208185; ACS Catal. 2024, 14, 8930-8938等),芳基烯醚仅有一例报道,且结果较差。分析可能的原因有:1)O原子和芳基之间存在p-π共轭效应,使烯醚部分的电子密度降低,反应活性降低;2)芳基的位阻比一般的烷基大,不利于IEDDA反应的发生;3)缺乏精确的立体诱导等。
在此,本文以手性双氮氧-钐/铕(III)配合物(冯催化剂)作为催化剂,以2-吡喃酮和芳基烯醚作为反应底物,报导了一类不对称全碳IEDDA反应。各种非取代和1,2-双取代的芳基烯醚均适用于该反应,以高收率和高立体选择性得到一系列桥联双环内酯衍生物(up to 96% yield, >20:1 dr, 97:3 er)。值得注意的是,该桥联双环内酯结构可轻易地转化成天然产物中广泛存在的手性芳基环己-3-烯醚骨架。同时DFT计算结果表明该反应通过分步机理得到endo加成产物,配体和芳基烯醚之间的空间位阻和色散相互作用共同决定了反应的高对映选择性。
【作者简介】
冯小明,教授,中国科学院院士,英国皇家化学会会士,教育部长江学者特聘教授,国家杰出青年科学基金获得者。至今已在国际杂志上发表SCI论文500余篇,代表性成果:以廉价易得的氨基酸为原料,设计合成多种新型手性配体和催化剂,开发了具有原创性和特色的优势手性双氮氧配体,实现了一些重要不对称反应,为一些具有重要生理活性分子的手性合成提供了高效方法。
刘杨斌,深圳湾实验室副研究员,2016年获四川大学理学博士学位,2016年至2020年先后在美国纽约州立大学和瑞士日内瓦大学做博士后研究。2020年至今就职于深圳湾实验室。以第一作者或通讯作者在Chem, JACS, Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun.等一流期刊发表多篇研究论文。其主要研究方向为:不对称催化方法学的开发、具有重要生理活性天然产物的不对称全合成。
宋利娟,哈尔滨工业大学(深圳)助理教授,于2016年获得北京大学物理化学专业博士学位。2018年获得洪堡学者,在德国吉森大学进行博士后研究。2021年加入哈尔滨工业大学任助理教授。目前已在国际期刊Nat. Chem., Nat. Catal., JACS,Angew. Chem. Int. Ed. 等发表高水平论文20多篇。其研究方向主要是运用计算化学方法研究有机化学反应机理,为催化剂及底物的设计、筛选提供理论指导。