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联烯的对映选择性与区域选择性膦氢化反应

手性膦氧化合物作为含磷化合物中的重要一员,在农药、医药、催化剂、材料等领域应用广泛,具有重要的应用价值和研究意义。近年来,手性膦化合物引起了越来越多的关注,发展金属催化不对称合成手性膦化合物也随之成为科学研究的热点。近来,加州大学尔湾分校的Dong课题组、南洋理工的Leung课题组、扬州大学段伟良课题组、复旦大学的张俊良课题组、上海有机所的殷亮课题组、中科大的张清伟课题组以及南方科技大学和香港浸会大学汪君课题组都报道了相关的手性膦氧化合物的不对称合成方法。烯丙基膦氧化合物是一类具有应用价值和潜能的化合物。自从斯坦福大学Trost课题组发展了联烯的氢官能化反应以来,化学家们已实现多种钯催化烷氧基联烯的不对称氢官能化反应,常见的有C-H、N-H和O-H作为亲核试剂的反应,但是第三周期的元素对联烯的不对称氢官能化还没有报道。


南方科技大学香港浸会大学汪君点击查看介绍)课题组长期致力于发展不饱和键的不对称膦氢化反应,分别实现了氧/氮杂降冰片烯的不对称膦氢化反应构建单膦配体(ACS Catal., 20199, 1457-1463),炔烃的膦氢化反应构筑膦手性次磷酸酯(Chem. Sci., 202011, 7451-7455),以及通过铜催化的γ-氨基氧膦和膦酸酯的不对称合成(CCS Chem., 20213, 2507–2517)。近期该课题组采用Pd/Difluorphos的催化体系,首次实现了烷氧基联烯的不对称膦氢化反应,产物具有优异的对映选择性和区域选择性,底物适用性广泛,官能团容忍度高,为手性烯丙基膦氧化合物的合成提供了一种温和、简洁、高效的方法。

图1. 对映选择性合成烯丙基膦氧


作者以苄氧基联烯和二苯基膦氧为模型底物对反应条件进行了筛选优化,结果发现使用简单的Pd(PPh3)4/Difluorphos催化体系,可实现良好收率和优异的对映选择性控制(收率高达99%,ee高达99%)。在确定了最优反应条件后,作者对苄氧/苯氧联烯底物的官能团耐受性进行了考察。结果表明,反应对苯环上的各类官能团均有很好的兼容性。此外,该反应对呋喃、吡啶等杂环也有很好的适用性。同时,该反应也能实现二联烯底物的双膦氢化,得到C2对称的双膦化合物。最后,作者对二芳基膦氧适用范围进行了探索,发现该方法适用多种取代的二芳基膦氧,可以实现高收率和高对映选择性制备手性烯丙基膦氧。产物的绝对构型通过单晶得到验证。

图2. 底物范围研究


为了证明烯丙基膦氧在不对称合成以及生物活性分子的后期官能团化反应中的应用,作者对手性产物进行了转化。首先使用非对称的二级膦氧化合物进行不对称膦氢化反应,可以得到高对映选择性的非对映异构体。在克级规模制备中,产率和对映选择性都能得到保持,进而通过Pd/C氢化烯丙基膦氧,可以选择性的还原双键,保留苄基。另外,作者通过联烯的不对称膦氢化和烯烃复分解反应,两步得到高对映选择性的膦氧取代的手性色烯,这是该课题组一直期望合成的含膦手性黄烷类化合物。最后作者利用该反应,实现了甾体胆固醇衍生物的后期官能化反应。最后,作者通过氘代实验对反应的机理进行了初步探索。

图3. 克级反应和合成转化


该研究成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上DOI: 0.1002/anie.202112285,该论文的通讯作者为香港浸会大学汪君化学系副教授,第一作者是南方科技大学博士研究生杨志萍


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Enantioselective Palladium-Catalyzed Hydrophosphinylation of Allenes with Phosphine Oxides: Facile Access to Chiral Allylic Phosphine Oxides

Zhiping Yang, Jun WANG

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202112285


汪君教授简介


汪君教授本科毕业于兰州大学,在中国科学院上海有机化学研究所田伟生研究员指导下取得硕士学位,于香港理工大学陈新滋院士指导下获得博士学位,随后加入美国德州大学西南医学中心Jef DeBrabande 教授的研究组从事博士后研究。2011年,她加入香港浸会大学中医药学院担任研究助理教授。2012-2020年期间,任职南方科技大学化学系助理教授、副教授。2020年,加入了香港浸会大学化学系。汪教授的主要研究领域为不对称催化,有机合成方法学,植物化学及化妆品化学,其研究工作包括:

1)手性膦化合物的构建及膦配体的设计与合成

2)杂环类化合物的双键氢官能团化反应研究

3)黄酮类化合物的不对称合成及其生物活性应用

4)植物中天然产物的后期官能化改造

5)药妆品中小分子的结构修饰


课题组介绍:

https://www.x-mol.com/groups/joelle 


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