上海交大化学化工学院张万斌团队《Angew. Chem. Int. Ed.》不对称催化氢化反应研究突破

手性胺化合物是一类常见的多功能小分子，广泛应用于化学和制药等工业的制备中。过去，以铑、钌、铱或钯等贵金属为手性催化剂不对称氢化亚胺是合成手性胺的一种非常高效的方法。然而，这类贵金属往往在地壳中含量稀少、价格昂贵，极大地限制了其在工业中的应用。相对而言，廉价过渡金属含量丰富、价格低廉，以锰、铁、钴、镍或铜为主的催化剂在不饱和化合物的不对称氢化研究中取得一定进展，但廉价过渡金属催化剂催化亚胺的不对称氢化却鲜有报道。

上海交通大学张万斌课题组长期致力于过渡金属催化的不对称氢化研究，包括钌、铑、铱和钯的不对称催化氢化研究（钌：Chem. Commun., 2018, 54, 13571; Adv. Synth. Catal., 2019, 361, 1146；铑：Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 2260;Org. Lett., 2018, 20, 108；铱：Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 1901; Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 2203；钯：Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 11632;Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 8444; Nat. Commun., 2018, 9, 5000.）。近期，该课题组利用廉价过渡金属镍，对N-磺酰亚胺的不对称催化氢化反应进行了研究。在优化的条件下，芳烷基亚胺底物均能取得很好的收率和对映选择性，最高ee值达到99.7%（图1）。另外，环状亚胺在1 bar的氢气压力下仍能取得非常高的收率和对映选择性（图2）。

图1. 芳烷基亚胺底物

图2. 环状亚胺底物

另外，手性产物2a和2g可以非常方便地脱掉叔丁磺酰基，以高收率得到相应的构型保持的手性胺（图3）。

图3. 产物的应用

为了进一步提高镍催化剂的催化活性，文章对配体与镍盐的络合关系进行研究，发现配体与镍盐的络合是个平衡过程。当比例从3:1下降到1:1时，无活性的双配位络合物4逐渐转化成有活性的单配位络合物5（图4），并且发现随着金属盐比例的增加，其催化活性有明显提升。

图4. 配体与镍盐的络合研究

根据络合研究结果，将底物1a、1c和1af的转化数（S/C）分别做到了1000、3000和10500，并且保持较高的对映选择性（图5）。

图5. 转化数研究

接着，通过计算的方法，文章推测了该反应的催化机理。根据图6中的能量图，在对映选择控制步骤中，TS（R）的能垒差值远小于TS（S）的值，说明R 构型的产物为优势构型。同时，底物与催化剂之间的C-H…H-C等弱相互作用也是该氢化反应能高效进行的有利因素。

图6. 催化循环机理研究

综上所述，本文以Ni-(R,R)-QuinoxP*为手性催化剂，实现了N-磺酰亚胺的高效不对称催化氢化反应，并发现镍-配体络合平衡的关系，极大地提高了该催化剂的催化效率（S/C最高到10500）。该结果充分表明了廉价金属催化不对称氢化亚胺用于规模化合成手性胺类化合物的可行性。另外，论文还对该反应的可能的催化循环过程进行了理论计算。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Nickel-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of N-Sulfonyl Imines

Bowen Li, Jianzhong Chen, Zhenfeng Zhang, Ilya D. Gridnev, Wanbin Zhang

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201902576

导师介绍

张万斌

https://www.x-mol.com/university/faculty/12592

来源：博交新材料  作者：Damon_lei

声明：凡本平台注明“来源：XXX”的文/图等稿件，本平台转载出于传递更多信息及方便产业探讨之目的，并不意味着本平台赞同其观点或证实其内容的真实性，文章内容仅供参考。

我们的微信：博交新材料，欢迎和我们互动。

添加主编为好友（微信号：Damon_yazi，请备注：名字-单位-职称-研究方向），邀请您加入学术圈、企业界、硕博联盟、北美、欧洲、塑料、橡塑弹性体、纤维、涂层黏合剂、油墨、凝胶、生物医用高分子、高分子合成、膜材料、石墨烯、纳米材料、表征技术、车用高分子、发泡、聚酰亚胺等一系列技术交流群。