【方法学】朱少林《ACIE》镍氢催化不对称氢胺化

文章第一作者为Lingpu Meng
该文通讯作者为You Wang (), Shaolin Zhu (朱少林)
作者单位为南京大学
文章DIO为:10.1002/anie.202109881

引言

分享一篇方法学研究成果,该研究以Communication形式发表在科学杂志子刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上
作者使用简单的手性双恶唑啉配体和镍制备的LNiH催化剂,实现了多种芳乙烯与不同氮源的不对称氢胺化
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 简介
手性胺及其衍生物,在药物化学和天然产物中占据重要地位。不对称氢胺化,可以区域选择性和对映选择性地向烯烃引入胺,是制备手性胺的重要方法。早期,已经有多个课题组(包括Knowles,Buchwald,Miura)报道了基于自由基或金属催化的不对称氢胺化
最近,作者课题组和其他团队报道了NiH催化的烯烃不对称还原氢官能团化,可以用于构建多种C-C键
延续之前的研究,作者希望可以将类似的方法应用到不对称氢胺化中:

作者认为,烯烃与Ni-H物种一开始可以经过顺式氢镍加成,得到高对映选择性的苄基烷基镍中间体,随后与胺源的N-O键进行插入,最后经过还原消除产生手性胺

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探索与优化

作者选择苯乙烯1a和硝基芳烃2a为模型底物,进行反应条件的探索与优化:
结果发现,Ni(BF4)2·6H2O和手性双恶唑啉L1以及三甲氧基硅烷可以生成所需的手性配体镍氢活性催化剂,体系中还加入了NaI为添加剂,2.4当量的锌作为还原剂,以及3.7当量的三氟化铝,在甲苯中零度条件反应24小时,反应收率为79%,分离收率达到76%,产物胺对映选择性为92%
更换镍盐为NiI2·xH2O时,对映选择性有所提高,为93% ee,但是产率下降明显,降为62%
此外,采用其他恶唑啉配体替代L1时,反应收率和对映选择性均有不同范围的降低,尤其当使用L6时,产物为消旋的胺
研究还发现,三甲氧基硅烷对反应产率影响作用大,如果更换为二甲氧基甲基硅烷,则产率仅为10%!HBpin替代时,收率和对应选择性均明显下降
反应不加入NaI,则反应无法进行!KI替代时,收率降至18%,对映选择性也有所降低,为85%
反应不加入Zn,也只有少量的目标化合物(8%),当用Mn替代时,收率31%, 87% ee
由此可知,反应中催化剂、添加剂、还原剂等对该反应的收率和对映选择性均存在这重要的影响作用
最后,尝试了克级规模反应,分离收率和对映选择性基本保持
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适用范围

获得了反应的最佳条件后,作者进行反应底物适用性研究:
从结果可知,芳基烯烃芳环上为给电子取代基,均可获得中等偏上的收率,对映选择性优秀;噻吩、吡啶基烯烃化合物同样可以顺利进行该反应。不过,吸电子取代芳乙烯底物的例子未见报道,不知道是不是该类型底物不适用于该反应汇总
硝基芳烃上可以兼容烷基、烷氧基、硅基、硫醚、卤素、三氟甲基、酯基等官能团,总体上富电子取代底物收率中等偏上,所有例子都获得很好的对映选择性
随后,作者研究羟胺为胺源:
结果发现,不同类型的羟胺底物,同样可以有效地进行不对称氢胺化,获得相应的手性胺。芳乙烯和羟胺的底物适用范围均较为广泛
最后,作者使用恶唑啉酮为胺源进行催化不对称氢胺化研究:
反应后,可以获得多种类型的手性酰胺化合物
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应用

首先进行克级放大合成应用,结果发现该反应在克级规模可以顺利进行,反应收率和对映选择性与小试基本保持
对于不同E,Z型烯烃底物,反应后,对收率影响不大,但是对映选择性有较大变化,通常E型烯烃可以获得更好的对映选择性
作者通过同位素标记实验,证明NiH顺式加成过程是对应选择性的决定步骤
最后,作者还做了交叉实验,结果表明分子间没有氢交换

评述

作者开发了一个手性NiH催化不对称芳基乙烯氢胺化方法,该反应对多种芳基烯烃和不同胺源化合物都具有良好的兼容性,底物适用范围广,产物收率良好,对映选择性优秀。可以用于制备多种手性芳胺、烷胺或酰胺类烯产物。
另外,该反应中,催化剂、配体、氢源、添加剂、还原剂等对该反应的进行、对映选择性等均存在重要影响。因此,对于该反应的发现,存在着很重要的前期研究经验。
化解 chem,一起全合成
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