天津師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院王超教授在鐵催化不對(duì)稱還原偶聯(lián)研究中取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Iron-Catalyzed Asymmetric Reductive Cross-Coupling of Ketimines with Alkyl Iodides”為題，在線發(fā)表在Journal of the American Chemical Society。
圖. 鐵催化亞胺與烷基碘的不對(duì)稱還原偶聯(lián)及藥物修飾
過(guò)渡金屬催化的不對(duì)稱交叉偶聯(lián)反應(yīng)在手性結(jié)構(gòu)的立體選擇性構(gòu)建中具有革命性意義，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥及功能材料的合成。早期研究多集中在釕、銠、鈀等第二過(guò)渡金屬體系，但近年來(lái)，因第一過(guò)渡金屬（如鎳、銅、鈷）具有成本低、儲(chǔ)量豐富、毒性小等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為研究熱點(diǎn)。其中，鐵因在地殼中的高豐度與極低的生物毒性，被認(rèn)為是最具可持續(xù)催化潛力的金屬之一。然而，鐵催化的不對(duì)稱交叉偶聯(lián)發(fā)展相對(duì)滯后，這主要源于其復(fù)雜的氧化態(tài)、自旋態(tài)及多種反應(yīng)路徑，導(dǎo)致有機(jī)鐵中間體難以界定，且缺乏能夠高效調(diào)控反應(yīng)活性與立體選擇性的手性配體。
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，王超課題組開(kāi)發(fā)了一種鐵催化酮亞胺與烷基鹵化物的不對(duì)稱還原交叉偶聯(lián)策略，實(shí)現(xiàn)了α-叔氨基酯及酰胺的高效構(gòu)建。該方法采用市售三氟甲磺酸鐵（II）與手性雙噁唑啉-膦（NPN）配體的組合體系，以廉價(jià)錳粉為還原劑促進(jìn)反應(yīng)。多種一級(jí)及二級(jí)烷基碘底物均能以高收率和優(yōu)異對(duì)映選擇性轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物，并展現(xiàn)出出色的官能團(tuán)耐受性。該策略不僅適用于復(fù)雜分子的后期修飾，還可構(gòu)建含季碳立體中心的雜環(huán)化合物。機(jī)理研究（包括自由基鐘實(shí)驗(yàn)與高分辨質(zhì)譜檢測(cè)）表明，該反應(yīng)遵循Fe(I)/Fe(II)/Fe(III)氧化還原循環(huán)，并涉及烷基自由基中間體的單電子轉(zhuǎn)移（SET）過(guò)程。該工作不僅拓展了不對(duì)稱C(sp3)–C鍵構(gòu)建的新路徑，也展示了手性鐵催化在立體選擇性自由基反應(yīng)中的巨大潛力。
天津師范大學(xué)碩士研究生王嘉欣和白浩浩為共同第一作者，天津師范大學(xué)王超教授為該工作的唯一通訊作者，天津師范大學(xué)為唯一通訊單位。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21901185），天津自然科學(xué)基金項(xiàng)目（23JCYBJC00760），天津師范大學(xué)高層次人才科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)等資金的支持。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c11470
科研進(jìn)展