房新强课题组JACS：非对称1,2-二酮的高区域选择性半转移氢化

不对称转移氢化从上世纪90年代诺奖得主Noyori的开创性报道之后得到迅速发展。这一反应使用甲酸或异丙醇等作为氢源，反应条件温和，不使用特殊压力设备，已经成为学术界的研究热点领域之一，并在工业化生产中得到了广泛应用。然而，高度区域选择性不对称转移氢化1,2-二酮却一直是这个领域尚未解决的难点，仅在2000年的时候Ikariya课题组做过尝试，但结果并不理想。中国科学院福建物质结构研究所房新强（点击查看介绍）课题组致力于羰基、羟基、酯基官能团化分子的催化转化，提出了基团添加-动力学拆分策略用于系统性解决不对称合成中的难点，并致力于1,2-二酮化学这一研究领域的建立和发展；近期房新强课题组将基团添加-动力学拆分策略与1,2-二酮化学相结合，实现了消旋beta-取代的1,2-二酮的高度区域选择性和立体选择性的不对称转移氢化-动态动力学拆分，为解决此领域的长期难点提供了一个合适的方案（图1）。郑州大学宋金帅课题组提供了计算化学支持。

图1. 消旋1,2-二酮的不对称转移氢化-动态动力学拆分。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

从图2可以看到，此反应在3-5分钟内就完成，并且不需要在无水无氧条件下开展；反应产物的ee值都在90%以上，产率和dr值也都很高。

图2. beta-芳基底物的范围研究。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

一系列beta-烯基取代的底物也可以很好参与反应（图3a）；烷基取代的1,2-二酮也能以很高的ee值得到产物（图3b）；在反应条件加强的情况下，三立体中心的二醇产物也可以得到（图3c）。

图3. (a) beta-烯基底物的范围；(b) 烷基1,2-二酮的底物范围；(c) 双还原成三立体中心二醇。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

计算表明，(S)-构型底物发生不对称转移氢化还原外端羰基能垒最低（图4a）；(R)-构型底物的能垒要高出3.3 kcal/mol（图4b）。同时，还原中间羰基的能垒也都偏高（图4c-d），从而很好解释了反应高度区域和立体选择性的原因。

图4. 计算化学解释反应过渡态能垒。图片来源：J. Am. Chem. Soc.

总结

房新强课题组与宋金帅课题组合作，实现了beta-取代1,2-二酮的高区域选择性和立体选择性的不对称转移氢化-动态动力学拆分，为此领域的长期的难点提供了解决方案。此工作既是房新强课题组提出的基团添加-动力学拆分策略在不对称合成领域的新应用，又促进了1,2-二酮化学的进一步发展。

本工作于近期发表于J. Am. Chem. Soc.，硕士生陈婷、博士生刘文军是论文的共同第一作者，郑州大学宋金帅副教授与物构所房新强研究员为共同通讯作者。这一工作得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金、中科院先导项目的支持。

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）：

Dynamic Kinetic Resolution of β‑Substituted α‑Diketones via Asymmetric Transfer Hydrogenation

Ting Chen,^⊥ Wenjun Liu,^⊥ Wei Gu, Shengtong Niu, Shouang Lan, Zhifei Zhao, Fan Gong, Jinggong Liu, Shuang Yang, Andrej Emanuel Cotman, Jinshuai Song,* and Xinqiang Fang*

J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021jacs.2c11149

导师介绍

房新强

https://www.x-mol.com/university/faculty/22977