过渡金属催化氢甲酰化是合成化学中极具原子经济性的碳-碳键构建反应,其通过烯烃与一氧化碳和氢气的反应生成醛类化合物,广泛应用于工业。然而,对于具有重要药用价值的手性 γ-氨基醇 的合成,传统方法往往难以兼顾效率、对映选择性和原子经济性。
近日,上海有机所汤文军&薛小松团队开发了一种 铑催化对映选择性还原氢甲酰化 α-取代烯酰胺的方法,直接生成一系列对映体的 1,3-氨基醇化合物,表现出高产率和优异的对映选择性。
这种方法的亮点包括:
一步合成:通过单一步骤实现复杂手性结构的构建,大幅减少了反应步骤和原料浪费。
高对映选择性:实验显示,通过设计特定的手性配体,产物的对映选择性显著提高,适合药用化合物的开发需求。
关键配体设计:4,4'-双芳氨基取代的 BIBOP 配体的开发是该方法的核心,其氢键作用增强了催化剂对底物的选择性识别,从而提升了反应效率和立体控制能力。
机理与作用机制
氢键的关键作用:DFT 计算和实验结果表明,TFPNH-BIBOP 配体结构中的 N–H 基团与烯酰胺羰基之间的氢键 是反应成功的关键。氢键通过稳定中间体并引导底物的特定空间构型,增强了催化剂的反应性和对映选择性。
手性诱导策略:配体的手性环境通过精准控制铑催化剂与底物的相互作用,使生成的手性 1,3-氨基醇具有高对映纯度。
应用与前景
该方法不仅能高效合成药用手性中间体,还可实现复杂分子的规模化生产。例如:
马拉维若 的关键手性中间体一步合成验证了该方法在药物化学中的实际应用潜力;
方法的普适性为天然产物和生物活性分子结构修饰提供了广阔的空间。
这一研究展示了过渡金属催化氢甲酰化的新应用,为手性 γ-氨基醇的合成开辟了新路径,并为绿色、高效的药物分子合成提供了重要工具。