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科研动态|冯小明、吴云东课题组实现铁催化烯烃的不对称碳叠氮化以及双叠氮化

2021.08.03

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近日,四川大学冯小明课题组(化学实验部分)与深圳湾实验室吴云东课题组(理论计算部分)合作,使用手性双氮氧/铁(II)配合物(冯催化剂),实现了α,β-不饱和羰基化合物的不对称自由基碳叠氮化以及双叠氮化反应。


有机叠氮化合物,不仅可以作为有机合成中重要的中间体参与一系列的转化,同时也在材料、生物、医药等领域应用广泛。因此,近年来对于有机叠氮化合物的研究引起了化学工作者的广泛关注。

通过烯烃的双官能化,尤其是经历自由基途径引入叠氮基团,是一种高效合成有机叠氮化合物的手段。虽然目前关于烯烃的自由基叠氮化已有许多报道,但是绝大多数都是消旋体。由于自由基的活性较高,手性难以控制,实现烯烃的不对称自由基叠氮化仍然存在较大的挑战性。

在前期工作中,课题组研究人员曾利用其特色催化剂-手性双氮氧/金属配合物(冯催化剂)实现了α,β-不饱和羰基化合物的卤叠氮化反应,通过离子型加成得到了β-叠氮羰基化合物。若想要构建α-叠氮羰基化合物,则需要通过自由基途径。

研究人员通过对反应溶剂、温度、金属等条件进行优化,尤其是对手性双氮氧配体进行改造,最终以优异的对映选择性得到了三氟甲基叠氮化产物。

将该催化条件应用到一系列α,β-不饱和羰基化合物中,通过更换自由基前体,可以使其顺利地以较高的对映选择性转化为相应的三氟甲基叠氮化、全氟烷基叠氮化、烷基叠氮化以及双叠氮化的产物。同时,还可以将其进一步衍生至α-氨基酮、α-氨基醇、手性二胺等有用化合物。

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图1:烯烃的不对称三氟甲基叠氮化、全氟烷基叠氮化以及烷基叠氮化

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图2:烯烃的不对称双叠氮化

在该反应中,叠氮基团从手性Fe(III)-N物种转移至自由基中间体是手性控制的关键。作者通过DFT理论计算发现在该反应中Fe(III)-N物种经历五元环状过渡态,通过里端N¹进行转移,与以往的报道中金属-N物种参与反应时均为末端N³原子进攻不同。

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图3:DFT计算

最后,研究人员认为,该项工作实现了铁催化烯烃的不对称碳叠氮化以及双叠氮化,为手性叠氮化合物的合成提供了一种新的高效的途径。

四川大学冯小明教授、刘小华教授、深圳湾实验室吴云东教授为本文共同通讯作者,四川大学博士研究生刘雯及深圳湾实验室副研究员蒲茂坪为本文共同第一作者。

论文标题:Iron-Catalyzed Enantioselective Radical Carboazidation and Diazidation of α,β-Unsaturated Carbonyl Compounds

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c05881

文章来源 | 小柯化学

编辑 | 白 白