首页资讯香港中文大学最新Nature Catalysis！

香港中文大学最新Nature Catalysis！

来源：爱乐趣网时间：2020年11月10日 14:14

原标题：香港中文大学最新Nature Catalysis！

▲第一作者：Tianyu Zheng

通讯作者：Ying-Yeung Yeung（杨英洋），Ying-Lung Steve Tse（谢应龙）

通讯单位：香港中文大学

DOI: https://doi.org/10.1038/s41929-020-00530-9

背景介绍

不对称多米诺亲电卤环化在结构复杂和药物重要化合物的合成中非常有用。虽然已有文献记载了一些针对催化和对映选择性多烯环化的研究，但手性产物仅限于稠环。理论上，多米诺不对称亲电卤代环化反应涉及到在末端烯烃和头部亲核剂之间使用含有过渡亲核剂的底物，可以产生手性多环系统，这些系统可能是医药相关分子的有用构建块。然而，到目前为止，只有少数由亲电卤素引发的催化不对称卤素多环化的例子被记载。

本文亮点

● 本文报道了一种高效和高度对映选择性和非对映选择性的烯烃酮酸卤环化和螺旋式酮化反应。

● 在本研究中，富电子硫脲催化剂对高对映选择性至关重要，由此产生的螺旋化合物是许多药物和天然产物的骨架核心。

● 实验和计算研究表明，反应是通过双动力学分解机制进行的。作者预期这项工作将促进其他多功能化合物的亲电卤环化合成。

图文解析

受多烯的催化不对称卤代环化和烯烃的卤代乳糖化的启发，作者认为在烯烃和羧酸部分之间可以插入一个羰基作为过渡亲核剂。

▲图1 不对称的多米诺卤代化。

a，多烯卤环化。

b，本论文设计的多米诺卤代化和螺缩酮化。

作者试图通过分别使用酮酸3a和N-溴代琥珀酰亚胺（NBS）作为底物和卤素源来证明这项概念证明研究。控制立体选择性是非常重要的，因为可以得到四种可能的异构体。对各种硫化物基催化剂进行了评价，这些催化剂被认为是催化不对称卤环化反应的有效催化剂。

▲图2 烯烃酮酸的不对称卤代化和螺酮缩合的优化。

用底物3a（0.05 mmol）、催化剂7（10 mol%）、NBS（0.1 mmol）在CHCl3/己烷（1:2 vol/vol，3 ml）中在78℃无光下进行72 h。e.r.在Daicel Chiralpak IF柱上通过HPLC测定，d.r.通过1H NMR和内标测定。

以7i为催化剂，对溶剂进行了简单的优化(CHCl3/甲苯，1:3 vol/vol)，得到了在98.5:1.5 e.r和50:1 d.r条件下的溴吡咯酮化4a-Br。确定了优化的反应条件后，探索了3的溴吡咯酮化的底物范围。

▲图3 立体选择性多米诺溴化和碘代环化螺环化的底物范围。

反应条件：A，底物3（0.05 mmol），催化剂7i（10 mol%），NBS（0.1 mmol）在CHCl3/甲苯（1:3 vol/vol，3 ml）中，在78℃无光下72 h；B，底物3（0.05 mmol），催化剂7i（10 mol%），NIS（0.1 mmol）在CHCl3/甲苯（1:3 vol/vol，3mL）中，60℃避光72h。

▲图4 底物的立体选择性多米诺氯环化、螺旋化。

底物3 (0.05 mmol)、催化剂7i (10 mol%)和DCDPH (0.1 mmol)在甲苯(3 ml)中，在60 C无光条件下反应72 h。

▲图5 5的对映选择性和非对映选择性氯环化。

底物5 (0.05 mmol)，催化剂7k (10 mol%)， DCDPH (0.1 mmol)在甲苯中，40℃无光条件下反应48 h。

▲图6 机理研究。

a、13C核磁共振实验。b、与各种卤化剂的反应。c、3h和4h-Br的红外伸缩频率。d、3a的X射线晶体结构。

采用密度泛函理论（DFT）对甲苯/CHCl3（3:1vol/vol）溶剂模型中底物3a、催化剂7i和NBS的反应进行了理论计算。

▲图7 立体选择性多米诺溴环化螺环化反应的DFT计算。

a、78℃时的自由能分布。几何优化和单点能量的计算水平分别为M06-2X-D3/6-311G（d，p）和DSD-PBEP86-D3（BJ）/def2 TZVPP。采用PCM溶剂模型（甲苯/CHCl3，3:1 vol/vol）。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41929-020-00530-9

作者简介

杨英洋

杨英洋（Ying-Yeung Yeung），香港中文大学化学系系主任及教授，研究工作涵盖多个领域，包含不对称催化，天然产物全合成等。杨英洋教授，2005年在香港中文大学取得博士学位，之后进入哈佛大学E. J. Corey课题组进行博士后研究。2008年，杨英洋博士以助理教授身份进入新加坡国立大学开展独立研究工作，并于2014年被提升为副教授并担任新加坡国立大学化学系助理主任，2016年至今为香港中文大学化学系主任，2019起任香港中文大学教授。