科學(xué)家發(fā)現(xiàn)手性分子不同對映體高效制備新途徑

中科院上海有機化學(xué)研究所金屬有機化學(xué)國家重點實驗室研究員游書力團隊，在研究銥絡(luò)合物催化的不對稱烯丙基取代反應(yīng)時發(fā)現(xiàn)了一種獨特的“反應(yīng)時長依賴的對映發(fā)散性合成”現(xiàn)象：在不改變反應(yīng)體系中手性源絕對構(gòu)型的條件下，僅通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時長即可高對映選擇性地分別獲得目標(biāo)產(chǎn)物分子的一對對映異構(gòu)體。該現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅豐富了不對稱催化反應(yīng)的內(nèi)涵，更為手性分子不同對映體的高效制備提供了新的途徑。該研究成果6月29日發(fā)表于《自然—化學(xué)》。

制備手性分子的一對對映異構(gòu)體是不對稱合成的基本任務(wù)，其對于藥物化學(xué)和材料科學(xué)具有重要意義。在一般的不對稱合成反應(yīng)中可以通過改變手性源（如手性底物、輔基、試劑、催化劑/配體等）的絕對構(gòu)型來獲取產(chǎn)物的不同對映異構(gòu)體。然而自然界中一些手性源分子僅以單一對映異構(gòu)體的形式存在。因此難以通過這類手性源分子主導(dǎo)調(diào)控的不對稱合成反應(yīng)制備不同絕對構(gòu)型的目標(biāo)產(chǎn)物。

研究人員發(fā)現(xiàn)6-羥基異喹啉與外消旋烯丙基碳酸酯在手性銥絡(luò)合物催化下，可以在甲醇中發(fā)生不對稱烯丙基取代反應(yīng)，生成手性烯丙基胺衍生物。若控制反應(yīng)時長為10 h則可以高對映純度獲得（R）構(gòu)型目標(biāo)產(chǎn)物；若將反應(yīng)時長縮短至6 min則可以高對映純度獲得（S）構(gòu)型目標(biāo)產(chǎn)物。利用該類反應(yīng)可在不改變手性催化劑絕對構(gòu)型的情況下，僅通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時長，即可高對映選擇性地制備在有機合成中具有重要應(yīng)用價值的手性烯丙基胺類分子的不同對映異構(gòu)體。

深入的機理研究表明在該反應(yīng)條件下存在手性銥催化劑對烯丙基碳酸酯和烯丙基胺的兩種動力學(xué)拆分作用。當(dāng)兩個動力學(xué)拆分體系的反應(yīng)速率彼此匹配時，即可在不同的反應(yīng)時長觀察到絕對構(gòu)型相反的烯丙基胺對映異構(gòu)體的富集。打一個比方，反應(yīng)時長依賴的對映發(fā)散性合成現(xiàn)象可以看成一場“龜兔賽跑”。生成（S）構(gòu)型烯丙基胺的過程就像速度很快的兔子，雖然可以在很短的時間接近終點，但是不愿在終點停留，從另一條岔路離開了。生成（R）構(gòu)型烯丙基胺的過程就像一只烏龜，雖然速度很慢，但是一直不放棄，因而總能在較長的時間到達(dá)終點。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41557-020-0489-1

［信息來源］中國科學(xué)報 黃辛.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)手性分子不同對映體高效制備新途徑[EB/OL].(2020-07-5).http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/2020/7/20207523594273757398.shtm