【人物与科研】南京大学俞寿云教授课题组：光/手性胺协同催化烯醛与α-酮酸的对映选择性自由基氢酰化反应

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导语

酮类化合物是一种重要的且综合利用价值高的化合物，是合成复杂天然产物和药物的基础材料。烯烃和炔烃的氢酰化是合成酮类化合物最直接的方法之一。过渡金属催化的醛的氢酰化反应在这一领域占主导地位，但脱羰产物及区域选择性问题并未得到很好的解决。氰化物阴离子或氮杂卡宾催化的Stetter反应以极性反转的策略也可实现1,4-二羰基化合物及其衍生物的合成。近日，南京大学化学化工学院俞寿云教授课题组另辟蹊径，使用光氧化还原策略，实现了光/手性胺协同催化烯醛与α-酮酸的对映选择性自由基氢酰化反应。相关研究成果发表于Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03840）。

前沿科研成果

光/手性胺协同催化烯醛与α-酮酸的对映选择性自由基氢酰化反应

作者首先对反应进行了初步的尝试。随后，在0 °C条件下，作者以2 mol% Ru(bpz)₃(PF₆)₂为光敏剂、20 mol%手性胺A1为催化剂，将当量比为1.5:1的苯甲酰甲酸（1a）和反式肉桂醛（2a）在1 mL的乙腈溶剂中反应24小时，最终以20%的产率和66%的ee值得到了手性1,4-二羰基化合物3a。接着，作者又对其它具有代表性的手性胺催化剂进行了研究，确定了最佳手性胺催化剂。进一步，作者又对光敏剂、溶剂、温度以及反应时间等条件进行了筛选，同时也进行了一系列的控制实验（Table 1），获得了最佳反应条件。

 （来源：Org. Lett.）

在最佳反应条件下，作者进行了底物拓展（Figure 2）。作者通过研究发现，不同取代的α-酮酸均适合于该反应，相应的1,4-二羰基化合物3a-3n均具有良好的产率（44-99%）和选择性（62-80% ee）。含有供电子基团（3b）、中性基团（3c）以及吸电子基团（3d）的α-芳香族酮酸都具有很好的适用性。并且，苯基上间位和邻位不同位置被取代的底物（3e-3i）依然具有很好的适用性，以令人满意的收率（70-99%）和良好的ee值（74-80% ee）得到相应的1,4-二羰基化合物。三取代的α-芳香族酮酸也适用于该反应，以高产率（97%）、较好的对映选择性（74% ee）得到了产物3j。与此同时，噻吩取代的α-酮酸也可发生反应，但产率较低（3k, 44%）。一级、二级、三级脂肪族α-酮酸也能很好地适用于该反应（3l-3n, 64-75%, 70-80% ee）。接下来，作者对不同取代的肉桂醛衍生物进行了拓展。实验结果表明，不同位置芳香取代的肉桂醛均适用于该反应，并以较高的产率和较好的ee值得到相应的产物（3o-3u, 74-93%, 62-76% ee）。值得指出的是，该反应可以在2 mmol规模下进行，以83%的产率、79%的ee值合成了产物3f。

（来源：Org. Lett.）

在控制实验以及前人文献的基础上，作者提出了如下的机理（Figure 3）。α-酮酸1还原猝灭激发态的光敏剂，得到酰基自由基4；4被亚胺离子7捕获形成自由基8，其随后被低价态的光敏剂还原为烯胺中间体5；5水解后得到最终产物3并再生手性胺6。

（来源：Org. Lett.）

综上所述，俞寿云课题组以α-酮酸为酰基源，在光敏剂、手性胺的协同催化与亚胺离子作用下实现了具有挑战性的手性1,4-二羰基化合物的对映选择性合成。该文章的第一作者为博士生赵佳佳。

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