科研進(jìn)展
蘭州化物所基于手性錳配合物催化含雜原子、雙芳基亞胺不對稱(chēng)轉移氫化研究獲新進(jìn)展
手性胺是重要的有機合成砌塊，在醫藥、農藥和精細化學(xué)品中廣泛應用，碳氮雙鍵(C=N)的不對稱(chēng)（轉移）氫化是制備手性胺最為高效和快捷的方法之一。傳統的不對稱(chēng)（轉移）氫化方法依賴(lài)于貴金屬催化劑和復雜配體。硫（S）、氮（N）、氧（O）是自然界和藥物化學(xué)中重要的雜原子，然而，由于其孤對電子對金屬催化劑的毒化性質(zhì)使得含硫（S）、氮（N）、氧（O）的亞胺化合物和胺類(lèi)化合物難以在眾多貴金屬催化體系中兼容。此外，雙芳基亞胺由于其兩側的芳基具有相似的立體位阻和電子性質(zhì)，使得手性催化劑在雙芳基亞胺的不對稱(chēng)還原中存在極大的選擇性識別挑戰。在“雙碳”目標引領(lǐng)下，利用豐產(chǎn)元素代替貴金屬的催化過(guò)程是實(shí)現二氧化碳減排、發(fā)展低碳催化新技術(shù)的重要手段之一，在精細化學(xué)品、制藥領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。
近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所低碳催化與二氧化碳利用全國重點(diǎn)實(shí)驗室仿生催化與低碳化學(xué)組，在前期發(fā)展的錳催化不對稱(chēng)轉移氫化反應的基礎上 (ACS Catal.,2021,11,8033-8041;J. Catal.,2022,413,487-497；J. Catal.,2024,438,115680)，在含雜原子（N,O,S）亞胺和雙芳基亞胺的不對稱(chēng)轉移氫化反應取得了新進(jìn)展。
圖1.手性氨基苯并咪唑錳催化劑用于亞胺C=N雙鍵的不對稱(chēng)轉移氫化反應
該催化體系利用氨硼烷為氫源，高對映選擇性，高收率地實(shí)現了含雜原子（N,O,S）亞胺和雙芳基亞胺（其中一個(gè)芳基為對位取代芳基）的不對稱(chēng)轉移氫化反應，對映選擇性高達99%，并可在催化劑量低至0.5%下依然保持優(yōu)異的催化活性。通過(guò)機理研究和DFT計算，闡明了Mn-H的生成途徑和以Mn-H為活性物種參與的不對稱(chēng)轉移氫化的機理，并對亞胺的不對稱(chēng)加氫對映選擇性控制過(guò)程提出了一個(gè)合理的模型，在該模型中催化劑和底物之間的π-π相互作用起到了關(guān)鍵作用。
圖2.含雜原子亞胺和雙芳基亞胺的不對稱(chēng)氫轉移過(guò)程的過(guò)渡態(tài)模型
相關(guān)成果近期發(fā)表在Journal of the American Chemical Society上。王禮賢博士為該論文的第一作者，孫強盛副研究員和孫偉研究員為共同通訊作者。
上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、甘肅省重大科技專(zhuān)項、蘭州化物所重點(diǎn)培育項目和低碳催化與二氧化碳利用全國重點(diǎn)實(shí)驗室的支持。
