不对称转移氢化(ATH)由于其温和的反应条件、操作简便性以及无需使用特殊反应器,吸引了全球学术界和工业界研究人员的广泛关注。目前文献当中通过使用半三明治骨架的双功能催化剂,已经成功实现了各种前手性酮(如芳基/烷基酮、α-取代芳基酮、α-取代环酮和炔酮)的不对称转移氢化。然而,与之形成鲜明对比的是,烯酮特别是非环状烯酮的高选择性转移氢化仍面临发展瓶颈。主要挑战在于:一、反应的区域选择性很难驾驭,活化的双键容易通过1,4-还原途径进行氢化,导致大多数情况下产物为两种或三种混合物;二、多立体中心的非对映选择性和对映选择性也很难控制。在此背景下,当不对称转移氢化的底物为共轭α-二酮时,将面临更加复杂的情况。烯酮和二酮单元的同时存在使得转移氢化的区域选择性控制变得尤为困难,同时如何精确调控单次、双次及三次氢化也成为此类反应的一大挑战。
中国科学院福建物质结构研究所房新强课题组较早致力于二酮类分子的选择性转化和系统性研究。近日,他们首次实现了共轭α-二酮的高区域选择性、对映选择性和非对映选择性不对称转移氢化,以较高的收率分别得到四种手性α-羟基酮和四种手性1,2-二醇。这些产物在有机合成、药物化学和材料科学中都是重要的中间体。然而,据已知报道,采用不对称转移氢化同时制备多种光学纯的α-羟基酮和1,2-二醇的情况极为罕见。研究发现,底物的取代基模式在实现多样化反应性方面起着至关重要的作用。作者同时实现了sordariol和其他三种相关天然产物的全合成。机理研究和DFT计算揭示了各类非共价相互作用比如CH-、氢键等起到了关键作用。
图1. β,γ-不饱和-α-二酮的不对称转移氢化。图片来源:J. Am. Chem. Soc.
相关成果于近期发表于J. Am. Chem. Soc.,博士生赵志飞和董文楠是论文的共同第一作者,物构所房新强研究员和合肥工业大学张琪副研究员为共同通讯作者。这一工作得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金、中科院先导项目、海西院十四五计划的支持。
论文链接:https://192.168.5.203:8090/doi/10.1021/jacs.4c11070
(房新强课题组供稿)