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手性氮杂芳香骨架广泛存在于天然产物、药物分子、功能材料分子中。因此,该类分子的不对称合成具有重要的研究意义。过渡金属催化的不对称烯丙基取代是合成手性分子的一种重要方法。然而,多取代氮杂芳香化合物由于苄位氢原子酸性较弱(pKa一般大于25),作为一类“硬”亲核试剂,其不对称烯丙基取代反应极具挑战。
Trost课题组利用2-甲基吡啶衍生物中氮原子与Lewis酸(BF3•OEt2)配位增加苄位氢原子的酸性。该配合物在强碱条件下易于形成较“软”的亲核试剂,并参与钯催化的不对称烯丙基取代反应。游书力课题组也使用类似策略实现了铱催化2-甲基吡啶衍生物的苄位不对称烯丙基取代反应。但是该策略需要在反应前后引入和脱除BF3活化基团,增加了实验操作的复杂性。此外,这种策略适用的氮杂芳香化合物类型还比较有限。
为了解决这一问题,游书力课题组发现,多类甲基氮杂芳香化合物(包括2-甲基噻唑、噁唑、苯并噻唑、苯并咪唑、喹啉、异喹啉和吡啶等)可以在Knochel试剂(TMPZnBr•LiBr)存在下现场生成相应的苄位亲核试剂,从而参与铱催化不对称烯丙基取代反应。该反应不需要预先制备亲核试剂,简化了实验操作;并且极大地拓展了烯丙基取代中亲核试剂的范围。 此外,研究人员通过核磁实验等机理研究推测,TMPZnBr•LiBr与2-甲基吡啶形成的亲核试剂具有“苄基锌”结构,而非文献中推测的去芳构化的“烯胺负离子”结构。TMPZnBr•LiBr起到与氮原子配位和攫质子的双重作用。 在这项工作中,游书力课题组发展了铱催化多类氮杂芳香化合物的苄位不对称烯丙基取代反应。该反应使用TMPZnBr•LiBr作为碱,现场生成苄位亲核试剂参与反应,对多类底物均能够取得优秀的收率和手性控制。反应中关键的苄位亲核试剂的结构也通过核磁实验进行了表征。这一策略有望应用于更多苄基烯丙基取代反应,并为具有类似结构的天然产物及生物活性分子合成提供了高效方法。 论文信息 Iridium-Catalyzed Asymmetric Allylic Substitution of Methyl Azaarenes Dr. Xi-Jia Liu, Wen-Yun Zhang, Prof. Dr. Chao Zheng, Prof. Dr. Shu-Li You Angewandte Chemie International Edition

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