钴催化立体选择性还原偶联反应：5−7元手性氮杂环的构建

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近日，北京大学深圳研究生院周建荣研究员课题组报道了钴催化的卤代二烯与芳基、烯基卤化物的选择性交叉还原偶联反应，实现了一系列含氮杂环的立体选择性合成，不对称构建了新的季碳手性中心（见下图）。相关研究成果近期发表在美国化学会期刊Journal of the American Chemical Society（DOI: 10.1021/jacs.3c02829）。其中多取代的五元吡咯烷和六元哌啶是小分子药物分子中的常用结构骨架，药物例子包括硝苯哌啶、帕罗西汀和西沙必利等。七元氮卓环也是一些药物的核心结构。（来源：Journal of the American Chemical Society）作者开发了Pyrox钴催化剂，有效促进了非共轭碘二烯的立体选择性环化还原偶联反应，产物骨架包括5-7元杂环如派啶、吡咯烷和氮卓衍生物，高立体选择性建立新的季碳中心。偶联试剂包括（杂）芳基碘化物和烯烃基溴化物（下图）。（来源：Journal of the American Chemical Society）从反应机理上讲，实现此类反应的主要挑战在于两种有机卤化物之间实现交叉选择性成键。作者们通过机理研究，发现有机卤化物的交叉选择性源自催化过程中生成的烷基一价钴物种（见下图）与芳基、烯基卤化物选择性发生碳-碳偶联反应。此工作的实验和机理研究由博士生马赵铭独立完成。（来源：Journal of the American Chemical Society）吴云东院士课题组的博士生续文强在本课题研究中，用DFT计算对环化关键步进行探索，揭示了手性配体如何诱导不对称环化过程。在四个过渡态中，两个反式结构的迁移烯基基团在配体恶唑啉的反位，恶唑啉的供电性比吡啶更强。两个反式结构的Gibbs自由能比两个顺式结构低约2 kcal mol^-1。在两个反式过渡态结构中，椅状过渡态结构（插入势垒为15.9 kcal mol^-1）比扭船状结构更加稳定（下图）。（来源：Journal of the American Chemical Society）文章链接：Cobalt-Catalyzed Enantioselective Cross-Electrophile Couplings: Stereoselective Syntheses of 5–7-Membered Azacycles. Zhaoming Ma, Wenqiang Xu, Yun-Dong Wu, Jianrong Steve Zhou. J. Am. Chem. Soc.2023,ASAP DOI: 10.1021/jacs.3c02829课题组今年也报道了马赵铭博士研究的另两个工作，金属钯催化的卤代二烯与炔烃、含氮杂芳环的立体选择性交叉偶联反应，实现了一系列含氮杂环的立体选择性高效构建。文章链接：Enantioselective Domino Alkenylation-Heteroarylation of Olefins: Stereoselective Syntheses of 5-7 Membered Azacycles. Zhaoming Ma, Lantian Sun, Jianrong Steve Zhou.Chem. Sci.2023,14, 3010-3017. DOI: 10.1039/d2sc07117g文章链接：Catalytic Enantioselective Domino Alkenylation-Alkynylation of Alkenes: Stereoselective Syntheses of 5-7 Membered Azacycles and Carbocycles. Zhaoming Ma, Lantian Sun, Jianrong Steve Zhou. Science China Chemistry,2023,66, pages1701–1706, /10.1007/s11426-023-1552-0感谢如下机构的基金支持：国家自然科学基金会（NSFC 22271007；NSFC 21933004）、北京大学深圳研究生院、省部共建肿瘤化学基因组学国家重点实验室、深圳湾实验室和上海市手性药物分子工程重点实验室。周建荣副教授在新加坡国立大学Teck-Peng Loh教授课题组完成本科和硕士学位（1994-2000年）, 其后在麻省理工学院师从 Gregory C. Fu教授攻读博士学位（2005年）。在John F. Hartwig教授课题组从事博士后研究（耶鲁大学和伊利诺伊大学香槟分校，2005-2008年）。2008年任新加坡南洋理工大学助理教授（由新加坡国家研究基金会支持）。2019年全职加入北京大学深圳研究生院。研究兴趣包括过渡金属催化的基元成键反应，例如立体选择性Heck反应、不对称碳-碳偶联反应以及镍催化的转移氢化反应。已在《美国化学会志》和《德国应用化学》发表了35篇通讯论文，共发表研究论文81篇，总引用数5600。作为通讯作者，已在化学杂志Journal of the American Chemical Society和Angewandte Chemie发表35篇研究论文。周建荣研究员课题组网址:/stevezhou/

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