「Spotlight Research」新型手性季氮胍盐相转移催化剂实现苯炔的不对称芳基化反应

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「Spotlight Research」新型手性季氮胍盐相转移催化剂实现苯炔的不对称芳基化反应

作者:石油醚

本期热点研究：我们邀请到了本文第一作者，来自四川大学的博士研究生潘桂花为我们做分享。

2023年11月14日，J. Am. Chem. Soc. 在线发表了来自四川大学刘小华教授团队题为“Catalytic Enantioselective Nucleophilic Addition to Arynes by a New Quaternary Guanidinium Salt-Based Phase-Transfer Catalyst”的研究论文。在该文中，他们利用新设计合成的季氮胍盐相转移催化剂，实现了高反应活性中间体苯炔参与的不对称芳基化反应。

“Catalytic Enantioselective Nucleophilic Addition to Arynes by a New Quaternary Guanidinium Salt-Based Phase-Transfer Catalyst

Guihua Pan, Maoping Pu, Hongyu Wang, Meijia Ying, Yi Li, Shunxi Dong, Xiaoming Feng,and Xiaohua Liu*

J. Am. Chem. Soc. 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c09594”

Q1:请对“Catalytic Enantioselective Nucleophilic Addition to Arynes by a New Quaternary Guanidinium Salt-Based Phase-Transfer Catalyst”作一个简单的介绍。

苯炔具有中性、高反应活性，且在反应过程中常伴有多种副反应发生的特点，使得在不对称催化过程中很难实现对其的立体化学控制。于是我们猜想，对于Kobayashi’s苯炔前体，我们可以利用相转移催化体系，控制体系中氟离子的浓度，间接控制苯炔的生成速率，减少背景反应，从而实现苯炔中间体参与的催化不对称反应。以手性氨基酸为原料，基于课题组在双功能催化剂上的合成和应用，我们设计合成了一类含有平面胍盐结构的相转移催化剂，成功验证了我们的实验猜想。该反应底物普适性强，各类取代的苯炔前体、环状以及开链的b-酮酰胺，均能以中等至良好的收率和对映选择性得到含季碳手性中心的a-芳基化产物

Q2.有关本次研究的时候遇到过怎样的困难呢？又是怎样克服的呢？

本次研究最难的是催化剂结构的设计和合成。在此之前，我们课题组已经发展了三类比较成熟的催化剂体系（手性双氮氧，手性胍-酰胺和双哌啶骨架手性胺），但是他们均不能作为一类高效的相转移催化剂。为了实现苯炔参与的催化不对称反应，我们希望基于商业可得的手性氨基酸原料，重新合成一类比较高效的相转移催化剂。借鉴陈俊丰老师在胍盐作为相转移催化剂上的工作，我们也合成了含有平面胍盐结构的相转移催化剂。起初对催化剂控制手性的关键因素的不了解，在催化剂的改造方面一直没有取得比较理想的结果。直到偶然对反式羟脯氨酸的羟基进行简单修饰后，对映选择性有了很大的提升。同时培养了几类比较有代表性催化剂的单晶结构，通过对单晶结构分析，我们发现催化剂能实现对反应立体化学控制的关键在于良好手性口袋的建立。所以后面我们对催化剂改造有了比较明确的方向，后续的进展也比较顺利。