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夏纪宝课题组一直致力于一氧化碳等碳一原料的

时间:2019-09-11 16:55来源:解决方案
中科院兰州化物所 夏纪宝小组实现碳—氢羰基化绿色高效制备酰胺 酰胺是合成化学中的核心官能团,它不但能够介导多样性杂环骨架的构建,亦广泛存在于生物活性分子及药物骨架中
中科院兰州化物所
夏纪宝小组实现碳—氢羰基化绿色高效制备酰胺

酰胺是合成化学中的核心官能团,它不但能够介导多样性杂环骨架的构建,亦广泛存在于生物活性分子及药物骨架中。其中,利用手性酰胺片段修饰的多肽可以降低其极性,提高代谢稳定性及穿膜性,成为一类重要的天然氨基酸残基替代单元。β-手性酰胺化合物通常通过强还原性条件制备:有机金属试剂的不对称迈克尔加成,或是不饱和酰胺的不对称氢化反应,对含有金属配位能力的杂原子底物的反应适用性低。

本报讯(记者刘晓倩 通讯员张慧玲)通过金属催化的羰基化反应,中国科学院兰州化学物理研究所夏纪宝课题组实现了首例金属氮卡宾参与的分子间碳—氢羰基化反应制备酰胺。相关成果日前在线发表在《德国应用化学》。

北京大学深圳研究生院黄湧课题组致力于发展仿生质子迁移策略,通过对“最小亲电试剂”——质子的精准时空调控,发展高效手性片段的合成。此前,该课题组基于这一思路,发展了基于质子迁移催化的首个氮杂卡宾“非共价催化模型”,成功实现了碳-碳、碳-硫及碳-氮键的不对称构建(Nat. Commun. 2014, 5, 3437; Chem. Sci. 2015, 6, 4184; Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 15414)。在此基础上,研究小组进一步发展了不对称β-质子化反应,实现了烯醛的不对称氢酯化反应(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 7045; Chem. Commun., 2018, 54, 1473)。近日,研究团队为了解决碱性胺对质子迁移的干扰问题,设计了“瞬间稳态酰胺中间体”(transient acyl trap),发展了基于氮杂卡宾催化的仿生不对称质子迁移,高效构建了β-酰胺等一系列手性羧酸衍生物,成果在线发表于《德国应用化学》,题为“Enantioselective hydroamidation of enals by trapping of a transient acyl species”(Angew. Chem. Int. Ed. 2018. DOI: 10.1002/anie.201803556)。

据介绍,酰胺是一类重要的羰基化合物,广泛存在于天然产物、药物分子和聚合材料之中,传统的酰胺合成方法会产生大量的废弃物,因此发展绿色、高效、原子经济性的酰胺合成新方法具有重要意义。

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夏纪宝课题组一直致力于一氧化碳等碳一原料的催化转化研究。最近,他们发展了一种新型的羰基化策略,首次通过金属氮卡宾中间体实现了分子间碳—氢羰基化,高效、绿色地构建了酰胺类化合物。他们使用商业化的氯化铑二聚体为催化剂、常压下的一氧化碳作为羰基源、有机叠氮化合物作为氮源,实现了富电子芳烃的碳—氢酰胺化反应。氮气是该反应的唯一副产物,反应具有原料易得、反应简单、条件温和、绿色高效等优点。

“瞬间稳态”的不对称质子迁移策制备β-手性羰基化合物

该研究利用简单易得的原料,为酰胺化合物的合成提供了一种绿色高效的新方法,同时提供了一种一氧化碳的新型催化转化策略,为后续研究打下了基础。

为了同时获得高不对称β-质子化和具有一定稳定性的活性酰基中间体,反应体系对“瞬间稳态”试剂的酸性和亲核性有着严格的要求。通过系统的反应变量研究,研究小组发现,以氨基茚醇衍生的三氮唑为卡宾前体,桥头胺盐为质子梭,咪唑(或者咔唑)为“瞬间稳态”试剂,能够获得具有高度光学活性的β-手性酰基“稳态”中间体,并可以被脂肪胺、芳香胺、肼、酰肼、醇、过氧醇、酚、水及硫醇等一系列亲核试剂原位捕获,生成广泛的β-手性羧酸衍生物。这些产物可以迅速构建手性杂环片段,并对多肽进行N端修饰。

相关论文信息:

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《中国科学报》 (2019-05-17 第3版 综合)

氮杂卡宾介导的不对称氢化酰胺化

以上工作由北京大学深圳研究生院黄湧教授/陈杰安副研究员与南京大学赵劲教授共同指导,由博士研究生袁鹏飞完成,依托于省部共建肿瘤化学基因组学国家重点实验室,得到了国家自然科学基金委员会、中国博士后特别资助项目以及深圳市科技创新委员会的资助。(文/陈杰安 袁鹏飞)

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