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吡唑啉酮类化合物不仅是一类重要的有机合成子,而且广泛分步于药物和生物活性分子中(图1),因此开发该类手性化合物的高效、绿色、高对映选择性的催化合成方法具有重要的研究价值。
图1. 代表性的含吡唑啉酮骨架的生物活性分子
为庆祝 Keiji Maruoka 教授的70岁生日,近日四川大学王天利课题组受邀在Asian Journal of Organic Chemistry发表手性肽季鏻盐催化的不对称Mannich/自由基脱溴串联反应。作者利用多功能的手性肽季鏻盐催化剂,首次发展了α-溴代酮和吡唑啉酮亚胺的不对称Mannich/自由基脱溴串联反应,实现了一系列β-氨基酮衍生的吡唑啉酮衍生物的高效合成。该串联策略为手性肽季鏻盐催化提供了一种新的催化模型,相关工作发表在Asian Journal of Organic Chemistry上,被选为封面文章(Front Cover)。
图2. α-溴代酮的不对称Mannich/自由基脱溴串联反应
作者首先对反应条件进行了优化。在确定最佳反应条件后,作者进一步对底物的适用范围进行了考查,结果表明该反应对各种取代基的α-溴代酮和吡唑啉酮亚胺均有很好的结果,无论是吸电子还是缺电子取代基的底物,均能获得优异的产率和对映选择性(图3)。为了证明该催化不对称策略的应用潜力和合成多功能性,作者进行了克级反应,同时对手性产物进行了衍生化研究(图4)。
图3. 底物普适性考察(代表性例子)
图4. 反应的应用拓展
基于一系列的控制实验以及相关文献基础,作者提出了可能的反应机理(图5)。首先,在碱性条件下,α-溴代酮脱去质子形成烯醇负离子,该负离子可以通过离子对作用与肽季鏻盐催化剂形成稳定中间体Int 1。随后,中间体Int 1通过过渡态TS与吡唑啉酮亚胺1a发生不对称Mannich反应,从而生成双手性中心化合物6a,同时释放出肽季鏻盐催化剂进入下一个催化循环。最后,体系中的化合物6a通过氧气促进的自由基脱溴反应生成目标产物3a。
图5. 反应机理的提出
在该研究中,王天利团队发展了在手性肽季鏻盐催化条件下,吡唑啉酮亚胺与溴代酮的高效Mannich/自由基脱溴串联反应,该反应具有优秀的反应活性和对映选择性。这一研究拓展了手性季鏻盐催化的反应范围,为手性肽季鏻盐催化剂将用于不对称自由基反应提供了参考。
论文信息
Front Cover: Asymmetric Mannich/Radical Debromination Cascade of α-Bromoketones by Dipeptide-Phosphonium Salt Catalysis: Enantioselective Synthesis of β-Amino Ketone-Pyrazolinones (Asian J. Org. Chem. 6/2023)
Jixing Che, Siqiang Fang, Jianke Pan, Lixiang Zhu, Dr. Xiaoyu Ren, Prof. Dr. Tianli Wang
Asian Journal of Organic Chemistry
DOI: 10.1002/ajoc.202300190
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