Chem亮点报道：合成C-N轴手性结构分子

纳米技术

2021-06-26

轴手性广泛存在于生物活性天然产物、药物分子、手性材料、手性配体、不对称催化剂等分子，因此从简单原料以高效率、模块化、对映选择性方法构建此类分子结构对于合成有机化学而言非常吸引人，与得到显著发展的C-C轴手性结构分子不同，阻转异构（atroposelective）C-N的构建相关研究较少，因为C-N键的旋转自由度更高。有鉴于此，武汉大学周强辉、浙江大学洪鑫等报道一种合成光学纯N-C轴手性化合物的方法学，该反应通过手性降冰片烯-酯-Pd催化剂，能够将碘苯衍生物、N-(2-取代苯基)-2-溴苯甲酰胺进行Catellani反应，以较高的对映选择性合成N-C轴手性N-芳基菲啶酮衍生物。芝浦工业大学Osamu Kitagawa对该项工作进行总结，对其意义进行评述。

本文要点：

（1）

作者基于之前发展的手性降冰片烯-酯-Pd催化剂，能够实现芳基碘化物、2,6-双修饰芳基溴、烯烃/炔烃的三组分偶联反应，该反应表现较高的对映选择性，作者进一步将该反应用于Cattllani反应构建对映选择性N-C轴手性分子，当催化剂为手性降冰片烯的酯（NBE*）、Pd(OAc)₂-TFP催化剂，反应以优异的对映选择性（87~98 %）合成N-C轴手性结构N-芳基-菲啶酮衍生物。

（2）

通过DFT计算研究了该反应的立体选择性过程。碘苯和Pd(0)催化剂形成芳基-Pd(II)物种中间体，随后该中间体插入NBE*随后进行C-H键活化，以立体选择性和位点选择性方式合成了钯金属（II）中间体（1A），随后对2-溴苯甲胺进行氧化加成反应生成手性bis-aryl-NBE* Pd(IV)中间体（1B）。1B随后通过高度对映选择性控制的还原消除反应生成S-轴手性双芳基1C产物，进一步的对1C进行β-C还原消除和配体交换生成酰胺Pd(II) 1D，该过程中存在两种立体选择性（1D-A、1D-B），但是其中通过1D-A更容易进行还原消除反应，因此在还原消除反应中实现了R型选择性N-C产物，导致产物表现一种N-C轴手性。

（3）

作者展示了通过手性降冰片烯-Pd催化剂体系实现级联C-C、C-N偶联，从结构简单的原料出发合成较高对映选择性和较高产率的N-C轴手性菲啶酮衍生物。

参考文献

Osamu Kitagawa*, A unique method for highly enantioselective synthesis of N–C axially chiral compounds, Chem 2021

DOI: 10.1016/j.chempr.2021.06.001

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929421002734

Ze-Shui Liu et al. An axial-to-axial chirality transfer strategy for atroposelective construction of C–N axial chirality, Chem 2021

DOI: 10.1016/j.chempr.2021.04.005

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929421002060