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10月25日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)傅堯教授、陸熹特任副研究員團(tuán)隊(duì)近日研制出一種新型鈷-氫催化體系，以實(shí)現(xiàn)“不對(duì)稱耦聯(lián)”，大大提高產(chǎn)量，減少合成步驟。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《自然·催化》上。
在化學(xué)合成中，有手性分子“互為鏡像”，比例相等，就像我們的手一樣，在構(gòu)成手性關(guān)系的分子中，一側(cè)是另一側(cè)的“對(duì)映異構(gòu)體”。手性藥物和農(nóng)藥等化合物的兩種異構(gòu)體的生物活性往往不同，甚至完全相反。為了避免有害異構(gòu)體的影響，合成單一的手性異構(gòu)體，即手性合成尤為重要。不對(duì)稱催化合成是一種理想的手性合成方法。其中，不對(duì)稱偶聯(lián)是一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域，它根據(jù)設(shè)想的模式將合成構(gòu)建塊拼接成手性分子。
過(guò)渡金屬催化烯烴的不對(duì)稱氫官能化是獲得手性分子的有效且簡(jiǎn)單的方法之一。導(dǎo)向基團(tuán)是不對(duì)稱催化合成的“橋梁”，可以為后續(xù)基團(tuán)提供指引，提高指定位置的反應(yīng)效率。無(wú)論是銅-氫催化的氫烷基化反應(yīng)，還是鎳-氫催化的不對(duì)稱烷基-烷基偶聯(lián)反應(yīng)，往往需要使用引導(dǎo)基團(tuán)來(lái)控制反應(yīng)。
研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的鈷-氫催化體系。通過(guò)跳過(guò)輔助基團(tuán)的連接，氟烯烴的氫烷基化以優(yōu)異的區(qū)域和對(duì)映選擇性實(shí)現(xiàn)，并成功定位在烷基鏈上的指定位置引入手性C-F基團(tuán)，以有效合成手性氟代烷烴。他們以易得的氟烯烴和烷基鹵化物為原料，基于氫氟吸引力和氫-氫排斥力，優(yōu)化配體和底物的雙向設(shè)計(jì)，控制反應(yīng)的立體選擇性，實(shí)現(xiàn)了氟原子鄰位手性中心精準(zhǔn)構(gòu)建，突破了不對(duì)稱偶聯(lián)中輔助基團(tuán)結(jié)構(gòu)局限，且反應(yīng)條件溫和、底物適用范圍廣。
傅堯介紹，在11-氟十四烷基酸的合成中，他們使用相同的原料，將文獻(xiàn)中使用的八步合成法減少到四步，總產(chǎn)率從不到20%提高到33%。具有單一構(gòu)型的手性產(chǎn)品。該反應(yīng)還可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)化學(xué)品糠醛的高值化利用，制取含氟精細(xì)化學(xué)品。
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