烯丙醇类化合物是有机合成中一类重要的中间体,且广泛存在于天然产物和药物活性分子中。传统的合成方法主要通过烯基卤化物与金属生成烯基金属试剂,然后与羰基化合物发生亲核加成反应来进行(比如Grignard反应和Nozaki–Hiyama–Kishi反应)。但是这类方法通常需要使用较为活泼的金属试剂或者对环境毒性较大的铬催化剂,不仅产生当量的废物,而且底物的官能团兼容性受到了一定的限制。近日,南开大学叶萌春研究员团队发展了廉价金属镍催化简单烯烃与醛的直接一步烯基化反应,在烯丙醇的经济、高效合成方面取得了重要进展。相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed.(DOI:10.1002/anie.201801817)。
叶萌春研究员课题组简介
叶萌春研究员课题组成立于2014年4月,目前课题组有研究员1名,博士生6名,硕士生6名,依托南开大学元素有机国家重点实验室和国家2011天津化学化工协同创新中心,主要从事过渡金属协同催化及不对称反应研究。
叶萌春研究员简介
叶萌春,南开大学化学学院研究员,博士生导师。叶萌春研究员于2001年获得兰州大学学士学位,2006年获得中科院上海有机化学研究所博士学位(导师:唐勇院士)。随后,分别在美国北卡罗来纳大学教堂山分校和美国Scripps研究所从事博士后研究,于2014年入职南开大学化学学院。迄今为止,以通讯作者在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等国际知名期刊上发表论文近10篇,并受邀担任多个期刊的审稿人。
前沿科研成果
Ni和Brønsted酸共催化醛的氢烯基化反应研究最新突破性进展
2016年,叶萌春课题组突破了M–H物种促进还原偶联的传统策略,采用了Lewis酸催化氢转移策略,首次实现了的简单烯烃和非活化醛的转移氢化偶联反应。反应使用了廉价的金属催化剂(FeBr3)和还原剂(异丙醇),不仅经济适用,而且条件温和、底物范围广。利用此方法实现了活性药物分子Fendiline和Tolterodine的高效快捷合成。(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 6315–6318)
转移氢化偶联反应合成一系列取代的醇类化合物(来源:Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 6315–6318)。在此工作的基础上,该课题组考虑是否可以发展简单烯烃与醛的直接氢烯基化反应,一步合成烯丙醇。这样不仅可以有效避免传统方法中使用的当量金属试剂或额外的还原剂及氧化剂,而且不会产生额外的反应废物,反应将具有高度的原子经济性。
C-C键偶联反应合成烯丙醇的常见策略
(来源:Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201801817)
作者考虑到,在一定条件下,烯烃、醛与Ni(0)易发生环氧化反应生成刚性的环氧镍中间体。如果采用Brønsted酸对环氧镍进行质解开环,然后发生β-H消除,会生成X-Ni-H及烯丙醇产物。随后,X-Ni-H在合适的条件下可以通过还原消除再生Ni(0)催化剂。这样就可以实现醛和烯烃的直接氢转移偶联反应。
Brønsted酸的催化循环历程
(来源:Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201801817)
基于该设想,叶萌春研究团队最终实现了镍与Brønsted酸共催化芳基烯烃与醛的烯基化反应,实现此领域长期以来的一个梦想。在镍催化下,醛与芳基烯烃高效、高选择性的转化为直链E-烯丙醇类化合物。该反应条件温和、操作简单、经济高效,并可以有效地应用在芳基烯丙基氨基醇的克量级制备,及活性药物分子Stiripentol和Darlinine的合成中。
活性药物分子Stiripentol和Darlinine的合成
(来源:Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201801817)
相关工作近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.201801817)。该工作得到了国家自然科学基金委的支持。
论文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201801817