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我国学者在不对称自由基交叉偶联方面取得重要进展
2022年05月26日    作者: 周荣 付雪峰    发布 : 化学科学部

在国家自然科学基金项目(项目编号:22025103、21831002、21901106、22001109、21702182、21873081)等资助下,南方科技大学刘心元、顾强帅团队与浙江大学洪鑫团队合作,利用理论计算从反应机理的角度,对手性配体进行设计,在不对称自由基交叉偶联方面取得重要进展。相关成果以“基于反应机理的配体设计实现铜催化三级卤代烃与端炔的碳(sp3)–碳(sp)立体汇聚式交叉偶联反应(Mechanism-based ligand design for copper-catalysed enantioconvergent C(sp3)–C(sp) cross-coupling of tertiary electrophiles with alkynes)”为题,于2022年5月27日在《自然·化学》(Nature Chemistry)上发表,论文链接:https://www.nature.com/articles/s41557-022-00954-9.

自由基反应在合成化学、药物化学、材料化学和生命科学等领域应用广泛。但自由基物种活性高、寿命短,容易发生非手性的背景反应,导致自由基反应的对映选择性控制极具挑战。

刘心元团队在不对称自由基化学中发展了“手性阴离子铜单电子催化剂”的概念,利用多种手性调控途径,实现了对烷基自由基物种的对映选择性控制。2019年,团队利用铜/酰胺阴离子N,N,P-三齿手性配体,发展了外消旋二级卤代烷烃与端炔的不对称Sonogashira交叉偶联反应(Nat. Chem. 2019, 11, 1158)(图A)。在此基础上,团队借助理论计算,从反应机理的角度出发对手性配体进行了合理设计,发展了小位阻手性配位中心与大位阻边臂支链相结合的酰胺阴离子N,N,N-三齿手性配体,通过自由基取代的路径解决了大位阻三级烷基自由基物种的手性控制难题,实现了外消旋三级卤代烷烃与端炔的不对称自由基立体汇聚式交叉偶联反应(图B)。该研究精准构建了结构多样性的手性季碳分子砌块(图C),为不对称自由基交叉偶联反应提供了新策略和新思路。

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图. (A) 自由基物种的手性控制模式;(B) 基于反应机理的手性配体设计;(C) 手性季碳分子砌块的精准构建。

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