可见光氧化还原催化的不对称Smiles重排反应研究
批准号:
22101176
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
蒋恒
依托单位:
学科分类:
仿生与绿色合成
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
蒋恒
中文摘要
本项目主要内容为实现可见光氧化还原催化的不对称Smiles重排反应,并由此制备一系列由传统方法较难制备的含有季碳手性中心的光学纯苯甘氨酸衍生物。通过两种不同的单电子转移途径可以实现这一目标,第一条途径包含了光氧化还原催化条件下自由基物种对脱氢丙氨酸衍生物的自由基加成以及辅基控制的分子间芳基亲核取代。第二条途径是通过激发态光敏剂对苯甘氨酸衍生物上富电子芳环的单电子氧化和苄位离去质子后的芳构化作为关键步骤来进行的。这两条途径都巧妙利用了光氧化还原催化的自由基Giese反应中所形成的碳负离子(烯醇盐)中间体来进行手性辅基控制的分子内芳基亲核取代,解决了传统的不对称Smiles重排反应中需要加入强碱来生成碳负离子这一局限性。因此,该策略将有较好的官能团兼容性和底物多样性,并且反应条件温和可控,有望实现含季碳的光学纯苯甘氨酸衍生物的多样化制备。
英文摘要
Optical pure α-amino acids with a quaternary carbon center have wide applications in modification of peptide structures and biological functions. Therefore, the development of general and efficient methods for their preparation has been drawing intensive research interests to synthetic chemists. In this proposal, we introduce a convenient method to prepare optical pure phenylglycines with a quaternary carbon center through visible light promoted, chiral auxiliary controlled diastereoselective Smiles rearrangement. Two distinct approaches are conceived to achieve this research target. The first approach starts with radical addition to a dehydroalanine (Dha) derivative. Subsequent radical reduction gives an enolate intermediate, followed by intramolecular nucleophilic aromatic substitution (SNAr), produceing a quaternary center. The diastereoselectivity in this cascade is controlled by a chiral auxiliary. In another approach, a phenylglycine derivative undergoes single electron oxidation of the electron-rich aromatic ring by a photo-excited redox catalyst, leading to a benzylic carboanion after deprotonation, aromatization and SET reduction. The absence of a strong base that is indispensable in previous examples of asymmetric Smiles rearrangement allows the preparation of diverse optical pure phenylglycines in mild conditions with good functional group tolerance.
项目负责人在项目执行期间主要展开两部分研究工作。第一部分是系统研究了惰性碳氢键参与的位点选择性和立体选择性自由基Smiles重排反应。通过将氢原子转移催化和可见光氧化还原催化这两种催化模式相结合,我们成功实现了二级胺衍生物中惰性碳氢键位点选择性芳基化反应,发展了环状胺类衍生物高非对映立体选择性的芳基迁移转化。该方法突破了以往通过碳氢键芳基化合成苄胺类化合物的方法在位点选择性和立体选择性上的局限,为苄胺类药物骨架的构建提供了一种高效的方案。第二部分工作是发展了一种二氢喹唑啉酮(DHQ)阴离子类自由基前体,首次证明了该类阴离子物种可以被可见光激发,且激发态具有较强的单电子还原能力。通过DHQ阴离子独特的光物理性质,我们设计了DHQ阴离子类型的二氟烷基自由基(•CF2R)前体,首次实现了氧化还原中性的烯烃分子间1,2-二氟烷基芳基化和1,2-二氟烷基氨化反应,证明了DHQ阴离子类型的二氟烷基自由基前体在药物分子合成和修饰中的应用潜力。
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