Nature Chem（亮点评述）：双核锌催化丙二酸酯不对称还原

纳米技术

2021-06-28

香港大学黄重行等近日在Nature Chemistry上报道了丙二酸酯的不对称化还原反应，通过修饰四齿配体的双核Zn催化剂对丙二酸酯分子的一个羰基进行选择性氢硅烷化，合成α-四级碳β-羟基酯，实现了一种新型羰基酯化物的不对称水解反应方法。该方法能够对区分立体结构相似的取代基，表现了二酯结构优异的化学选择性，合成了广泛的含有四级立体碳中心结构的分子。

由于该反应方法学具有较大的意义和进展，波兹南密茨凯维奇大学Marcin Kwit等对该项研究的意义进行总结和展望。

本文要点：

（1）

之前的相关研究中，人们发展了酶催化不对称对映选择性方法，用于合成含有四级碳结构的有机分子，但是这种酶催化反应方法中酶催化位点的体积限制，因此难以兼容含有大体积取代基的丙二酸酯。

（2）

该方法中的丙二酸酯原料通过取代反应能够在α位点引入两个取代基，或者通过含有取代基的单酯分子进行酰基化，随后通过对映选择性氢硅烷化反应将其中一个酯基选择性还原，在该过程中氢硅烷作为氢气分子的替代物分子，因此氢硅烷化反应能够看作硅烷亲核试剂向羰基的加成，作者筛选了多种二乙基锌与多种不同结构手性有机胺配体，优化后发现选择通过二芳基甲醇配体对ProPhenol配体的一个prolinol取代，实现了最好的产物对映选择性，对产物的对映选择性控制达到非常好的效果。

该催化剂体系能合成广泛的有价值的不对称结构分子，比如双烷基取代、烷基-芳基取代、烷基-杂原子取代、烯基-芳基取代、环状丙二酸酯等广泛的衍生物。该反应的副产物为被过度还原得到的二醇、醛，但是仅仅在少数反应条件下才能生成，同时副产物的量非常少，该反应方法学能够简便的进行克级放大，因此具有实际应用前景，该反应对α-位点含有取代基的分子很好的兼容，包括一些相似的官能团（比如甲基-乙基），较大位阻的官能团（难以通过酶催化方法转化）。

（3）

困难和挑战。虽然该反应方法学表现了优异的合成应用，但是仍具有一些困难。比如反应的催化剂通过危险的金属有机试剂制备得到，如果将二乙基锌替换为无机锌盐能够使得该反应方法更加安全操作简单，同时该反应的机理仍未得到很好的理解。进一步的，对反应原料分子进行扩展，比如拓展至丙二酸酯的腈、酰胺衍生物，1,3-二酮，共轭加成产物等。

参考文献

Gajewy, J., Kwit, M. The gains from breaking symmetry. Nat. Chem. (2021).

DOI: 10.1038/s41557-021-00731-0

https://www.nature.com/articles/s41557-021-00731-0

Xu, P., Huang, Z. Catalytic reductive desymmetrization of malonic esters. Nat. Chem. (2021).

DOI: 10.1038/s41557-021-00715-0

https://www.nature.com/articles/s41557-021-00715-0