游書力（中）與論文一作蔣茹（右）在交流工作。??黃辛攝

中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所游書力團(tuán)隊利用金屬銥催化劑的反應(yīng)特點，從易得的Z-烯丙基酯原料出發(fā)，實現(xiàn)了含有Z-烯烴手性化合物的精準(zhǔn)合成。該研究揭示了全新的不對稱烯丙基取代反應(yīng)模式，為含有Z-烯烴結(jié)構(gòu)單元的手性分子提供了一個通用的合成策略，有望應(yīng)用于藥物化學(xué)、天然產(chǎn)物合成等領(lǐng)域。1月22日，該研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)》。

Z-烯烴是有機(jī)分子的基本結(jié)構(gòu)單元，由于其相對于E-烯烴熱力學(xué)不穩(wěn)定，其高選擇性合成極具挑戰(zhàn)性。含有Z-烯烴的手性結(jié)構(gòu)單元廣泛存在于天然產(chǎn)物和生物活性分子中，發(fā)展其高效精準(zhǔn)合成方法具有十分重要的意義。

過渡金屬催化的不對稱烯丙基取代反應(yīng)可以便捷地實現(xiàn)含有烯烴結(jié)構(gòu)的手性分子合成，但高選擇性地得到含有Z-烯烴的手性產(chǎn)物十分困難。

游書力團(tuán)隊基于對金屬銥催化烯丙基取代反應(yīng)的機(jī)理研究，發(fā)現(xiàn)π-烯丙基銥絡(luò)合物的構(gòu)型翻轉(zhuǎn)較慢，Z-烯烴底物形成的熱力學(xué)不穩(wěn)定烯丙基銥絡(luò)合物在發(fā)生異構(gòu)化之前可以被親核試劑捕獲，從而實現(xiàn)銥催化Z式保留的不對稱烯丙基取代反應(yīng)。研究人員使用Z-烯烴底物和吲哚類前手性親核試劑，可以實現(xiàn)Z式保留不對稱烯丙基取代反應(yīng)。反應(yīng)能以高收率和優(yōu)秀的手性控制得到單一Z-烯烴產(chǎn)物。

此外，研究人員通過核磁共振譜學(xué)和高分辨質(zhì)譜實驗對于反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了深入研究，獲得了關(guān)鍵的金屬催化物種和中間體轉(zhuǎn)化信息，為銥催化Z式保留不對稱烯丙基取代反應(yīng)提供了理論依據(jù)。

“Z-烯烴底物生成的熱力學(xué)不穩(wěn)定π-烯丙基銥絡(luò)合物接受親核試劑進(jìn)攻的速率遠(yuǎn)大于其異構(gòu)化速率，是反應(yīng)生成含有Z-烯烴的手性產(chǎn)物的關(guān)鍵?！庇螘Ρ硎?，這種Z式保留不對稱烯丙基取代反應(yīng)模式具有很好的普適性。通過適當(dāng)改變銥催化劑和反應(yīng)條件，醛亞胺酯也可以作為前手性親核試劑用于銥催化Z式保留不對稱烯丙基取代反應(yīng)，為含有Z-烯烴的手性氨基酸衍生物提供了一種高效合成方法。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abd6095



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