上海有机所游书力JACS综述：过渡金属催化C-H键官能团化合成轴手性化合物

纳米

2021-08-28

过渡金属催化对映选择性C-H键官能团化反应目前正变成构建C-C键、C-X键的有利方法，能够广泛的用于合成对映结构有机分子。阻转异构的结构广泛存在于天然产物分子、药物活性分子等，此外阻转异构分子在手性配体、催化剂等领域受到关注。因此，近些年间不对称合成阻转异构分子受到广泛关注。其中过渡金属催化对映结构C-H键官能团化反应方法学变成了原子经济性和高效率的合成方法学。

有鉴于此，中科院上海有机化学研究所游书力等综述报道目前过渡金属不对称C-H键官能团化方法学在合成阻转异构结构有机分子领域的进展，其中作者主要对Pd、Rh、Ir催化剂的不对称催化进行总结和概括，此类催化剂分子广泛应用于目前相关对映选择性C-H键官能团化反应方法，此外作者在本文综述报道中讨论了目前反应方法学存在的局限性，讨论了相关研究工作的发展方向。

与中心手性、平面手性得到了较好发展有所区别，通过C-H键官能团化实现轴手性化合物的合成仅仅最近才得以发展，这是因为位阻异构体在严苛的反应条件中会相互转化和消旋，因此难以合成对映体产物。而且，合成此类化合物面临的严重立体位阻效应导致通过C-H键官能团化合成稳定的轴手性产物非常困难。

本文要点：

（1）

目前合成这种轴手性双芳基结构有机分子的方法学主要有三种，分别为动态的动力学拆分、不对称合成轴手性双芳基化合物，其中Pd、Rh、Ir等过渡金属作为催化剂；通过芳基-芳基交叉偶联反应构建双芳基轴手性化合物；通过从头（de novo）生成芳烃的方法生成轴手性双芳基结构有机分子，催化剂主要为Rh过渡金属催化剂。

（2）

困难和挑战。过渡金属催化不对称C-H键官能团化受到广泛进展，成为构建光学活性的位阻异构轴手性有机分子的重要方法，展示了优异的化学选择性、位点选择性、对映选择性。与传统的合成方法相比，不对称C-H键官能团化方法学能够用于合成广泛的轴手性双芳基化合物，烯烃轴、C-N轴、及其他新型轴手性化合物有机分子。进一步的发展可能通过原子中心手性转移为螺旋手性实现，而且相关研究发现轴手性化合物目前在手性配体、催化剂、手性化合物等领域变得非常重要。

（3）

目前通过C-H键官能团化的方法合成位阻异构光学活性轴手性化合物的相关研究仍处于早期阶段，进一步的发展可能包括：改善催化反应效率和产率（降低催化剂担载量等提高实际应用）；开发催化反应活性更高的催化体系；深入理解催化反应机理，促进发展催化活性更高的催化剂，扩展催化反应底物的种类；发展价格更加便宜的催化剂，发展除了Pd、Rh、Ir金属之外的过渡金属，比如Fe、Co、Ni金属基催化剂。目前由于轴手性分子合成的领域逐渐从C-C向C-N、C-P、C-S等轴手性分子扩展，但是此类化合物的合成体系面临催化剂的中毒或失活；事先在底物上安装容易脱除/转化的导向官能团有助于发展天然产物、药物活性分子，发展导向官能团相关的合成轴手性化合物；此外，随着轴手性有机分子合成领域的发展，发展相关产物的应用。

参考文献

Chen-Xu Liu, Wen-Wen Zhang, Si-Yong Yin, Qing Gu, and Shu-Li You*, Synthesis of Atropisomers by Transition-Metal-Catalyzed Asymmetric C–H Functionalization Reactions, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c07635

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07635