兰州大学涂永强院士团队JACS: 有机阳离子催化的二聚氧化吲哚的不对称同种和不同种二烷基化反应 及其在天然产物全合成中的应用

撰稿 | 诗路化语            编辑 | 化学加

导读


近日,兰州大学化学化工学院功能有机分子国家重点实验室涂永强院士团队在美国化学会志(J. Am. Chem. Soc.)上发表高水平文章,成功地基于氮杂螺环骨架开发了一种新型手性螺环吡咯酰胺(SPA)衍生的三唑类有机阳离子催化剂,能促进各种二聚氧化吲哚类化合物的不对称同种亲电试剂和不同种亲电试剂的二烷基化反应,从而实现相邻季碳中心的对映选择性构建,该反应具有优良的对映选择性和非对映体选择性(高达99%ee>20dr选择性),同时具有良好的产率(两步高达89%)。作者还利用该方法学实现了(–)-chimonanthidine的不对称全合成,文章DOI: 10.1021/jacs.8b05386

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代表性的HPI天然产物以及本文的合成设计

(图片来源 J. Am. Chem. Soc.

如图1所示,许多天然二聚和低聚六氢吡咯吲哚(HPI)生物碱(包括同型和异型)具有重要的生物活性,如抗真菌和抑制细胞生长作用等。从结构上讲,这些分子通常在C3aC3a处包含一对具有空间阻的季碳中心,从有机合成的角度来看,这是一个“艰巨的挑战”。事实上,对于这种结构基元的催化不对称合成非常困难,到目前为止仅有Michael加成和双脱羧烯丙基化等方法而且,这些报道的方法在收率和选择性方面并不高,它们只适用于同型生物碱的合成。因此,非常有必要开发一种更效和通用的催化不对称二烷基化方法来合成这结构基元。

在过去的几十年中,四级铵、三唑盐和相关的有机阳离子催化剂在2-氧化吲哚的单烷基化反应中起着重要作用。然而,对于二聚氧化吲哚同种和不同种二烷基化反应方面报道甚少,一是可能在第二个烷基化过程中C3aC3a之间的空间位阻作用增加,可能导致意想不到的副反应,如非对映异构烷基化和C3a-C3a键断裂。另一个挑战在于如何获得不同类型的二烷基化反应(1),这需要两种不同的亲电试剂(R3BrR4Br)的反应性和立体可控性要能足够的匹配。因此,为了应对这些挑战,基于前期的工作基础,涂永强院士团队发展了一种新型的SPA(螺环吡咯酰胺)-三唑阳离子催化剂,成功地实现二聚氧化吲哚的不对称同种和不同种二烷基化反应。

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