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JACS:通过质子偶联电子转移实现分子内磺酰胺对烯烃的对映选择性氢胺化


 


在自然界以及实验室中,运用非共价相互作用来控制反应的立体选择性是一种强有力的手段,然而,由于对这些弱相互作用的作用模式还没有明确的理解,也限制了其在不对称自由基化学中的应用。目前已经报道的通过氮自由基形成碳氮键的合成方法中,都是利用底物跟手性催化剂之间强的相互作用。近日,美国普林斯顿大学Robert R. Knowles课题组报道了以手性磷酸跟底物形成氢键的作用方式,通过质子偶联电子转移实现分子内磺酰胺对烯烃的对映选择性氢胺化

 

根据之前已经报道的关于质子偶联电子转移(PCET)在氮杂频哪醇环化以及吲哚氧化活化中的应用(Figure 1a),作者提出,如果使用手性磷酸(Figure 1b),有望将这一方法应用在课题组之前报道的烯烃的分子内氢胺化反应中,从而实现不对称转化(Figure 1c)。


(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

作者首先选择4-甲氧基苯基磺酰胺1作为底物,根据之前已经报道的条件,进行手性磷酸配体的筛选。结果显示,在磷酸酯配体P7作用下反应得到了最优的结果,产率为85%,er值为95/5。然后作者以P7为配体,对反应温度、H供体、催化剂的量进行微调,都没有取得明显的效果。对照实验显示其他的试验参数是不可缺少的(Table 1)。


(图片来源:J. Am. Chem. Soc.



 

接下来,作者分别考察了磺酰胺部分和烯烃部分的底物适用范围,均取得了较好的结果。比较复杂的底物,如1922,也得到了不错的产率和er值(Table 2)。

 

(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

为了进一步研究这一转化过程中的立体选择性控制步骤,作者又设计了底物的胺化反应。用甲基乙烯基酮代替之前使用的硫醇共催化剂,反应得到的碳胺化产物29与之前同一磺酰胺底物反应得到的氢胺化产物的对映选择性近乎一样,由此作者认为在这两个转化中相同的碳氮键形成步骤是反应的立体选择性控制步骤(Figure 2)。


(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

最后,作者又尝试了极性不同的溶剂来测试其对反应立体选择性的影响。结果显示,虽然在强极性溶剂中反应的活性大大降低,但立体选择性在极性和非极性溶剂中都得到很好的保持。反应对溶剂极性不敏感也否定了碳氮键形成过程中产生离子对中间体的可能性(Table 3)。


(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

总的来说,作者利用质子偶联电子转移的策略,实现了烯烃的分子内不对称氢胺化,得到高立体选择性的吡咯烷产物,此方法具有很好的底物适用性。这项工作也为其它通过非共价相互作用影响自由基中间体立体选择性的研究提供了很好的借鉴意义。




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