该文通讯作者为You Wang (), Shaolin Zhu (朱少林)文章DIO为:10.1002/anie.202109881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
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
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
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
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:
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。