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Wei-Phos配体系列试剂盒上架

发布人:苏州凯若利新材料科技有限公司

发布日期:2024/10/31 16:00:12

Wei-Phos配体(以周伟博士名字命名的配体)是张俊良教授课题组基于非C2对称性、刚柔并济和兼具软硬配位原子(O, S, N, P原子)的设计理念,开发的第一例双膦Sadphos(Sulfinamide Phosphine的简称)配体。该配体从商业可得2-二芳基膦芳基甲醛出发,与叔丁基亚磺酰胺缩合制备亚胺,之后与二苯基膦亚甲基锂进行加成,经过两步反应即可通过柱层析或重结晶方便获得(图1)[1]。目前,Wei-Phos在手性膦催化、手性高分子材料合成和不对称金属催化领域表现出优异的催化活性和手性诱导能力(图 1)。下面,将按照反应类型对Wei-Phos配体在不对称转化中的应用进展做简要介绍。

图1. Wei-Phos 的合成及应用

 

叔膦催化是有机催化的重要组成部分,近几十年来,以Morita-Baylis-Hillman反应、Rauhut–Currier反应和陆氏[3+2]环加成等为代表的叔膦催化反应已经成为构建官能化有机分子的重要合成手段,部分转化已成功应用于天然产物的合成中。在叔膦催化领域,新型高效手性膦催化剂的开发一直备受化学家广泛关注,具有很大挑战性。针对这一难题,张俊良教授课题组从商业可得2-二芳基膦芳基甲醛出发,与叔丁基亚磺酰胺缩合制备亚胺,之后与二苯基膦亚甲基锂进行加成,简洁高效构建了一系列β-氨基手性双膦催化剂(Wei-Phos)并考察了其应用。

Rauhut–Currier反应是一个高效构筑碳-碳键的基础反应,具有高原子经济性、产物含多种官能团的优点。自该反应被发现以来,一直存在着局限性,如不同烯烃的交叉反应没有选择性,催化剂用量大,反应底物范围不广。张俊良教授课题组针对Rauhut–Currier反应的缺点,通过新催化剂的开发,成功实现了不同活泼烯烃间的不对称交叉Rauhut–Currier反应(图2)。机理研究表明,在反应过程中Wei-Phos中的两个叔膦单元各司其职:二苯基亚甲基膦部分电子云密度较高,在反应过程中起到亲核加成的催化作用;三芳基膦部分电子云密度较低,在反应过程中扮演刚性位阻的作用。

图2. Wei-Phos 在不对称分子间Rauhut–Currier反应中的应用

2018年,张俊良教授课题组对Wei-Phos进行了进一步修饰。Wei-Phos中叔丁基亚磺酰基部分在酸性条件下可以被脱除,进而引入酰胺或与氨基酸缩合得到具有更强氢键供体能力的催化剂。随后张俊良教授将这类新修饰的催化剂应用于邻亚甲基苯醌 (o-QMs)与MBH碳酸酯的[4+1]环加成反应中,取得了优异的对映选择性(图3)

图3. Wei-Phos 催化o-QMs与MBH碳酸酯不对称 [4+1]环加成反应

同年,华东理工大学李浩教授课题组也利用修饰后的Wei-Phos实现了2-烯基吡啶与活泼烯烃间的不对称Rauhut–Currier反应,取得了良好的产率和优异的对映选择性(图4)[3]。李浩教授课题组的这一研究工作进一步拓展了 Rauhut–Currier反应的底物范围,为官能化的手性吡啶化合物的构建提供了一种新的途径。

图4. Wei-Phos 催化2-烯基吡啶与活泼烯烃不对称分子间Rauhut–Currier反应

手性聚合物是一类特殊的高分子材料,具有区别于传统高分子材料的特殊性质,比如空间排布、材料强度、介电性能以及可塑性等方面。而这些特殊的性质赋予了手性聚合物独特的功能和应用,如手性分离材料、手性液晶材料、手性传感材料和手性电磁材料等。因此,手性聚合物材料的合成具有重要的科学意义和市场价值。手性催化剂诱导非手性单体的立体选择性聚合是构建手性高分子材料的重要途径之一。近年来Wei-Phos在不对称高分子聚合领域的应用越来越广泛,在多种聚合反应中表现出了优异的催化活性和手性诱导能力。

  高分子端基功能化是指在高分子聚合物的端基上引入新的功能基团,赋予其性质和功能,是高分子功能化的重要手段。2018年,合肥工业大学吴宗铨教授课题组利用钯/Wei-Phos催化体系实现了螺旋聚卡宾的高效活性可控合成,制备出了一种结构新颖的螺旋高分子(图5)

图5. Wei-Phos 在合成螺旋聚卡宾中的应用

环丙烯类(CPEs)是最小的不饱和环状化合物,它们因极高的环张力而表现出丰富的反应性,被广泛应用在有机合成和开环易位聚合(ROMP)方面,但是环丙烯中乙烯基的加聚反应研究报道较少,相关的活性/可控聚合仍是一个极大的难题,主要的难点在于聚合过程中的动力学障碍和中间体的内在不稳定性。2021年,北京大学王剑波教授团队以[Pd(allyl)Cl]2为Pd源、Wei-Phos为配体,成功报道了一例催化环丙烯类化合物的活性/可控乙烯基加聚反应[9],通过该反应可以得到包含完全饱和的刚性三元环结构的主链聚合物(图7),产率中等偏上,并且具有可控的Mn和较小的Mw/Mn值。

图7. Wei-Phos 在环丙烯聚合中的应用

三、不对称金属催化

可见光催化作为一种绿色、可持续的新兴策略,被广泛用于有机合成领域。有机化学家结合不对称有机催化、过渡金属催化、酶催化等立体控制策略发展了有效的不对称可见光催化策略。尽管近几年该领域得到了快速的发展,但主要用于中心手性化合物合成。近日,华中师范大学的肖文精、陆良秋团队报道了首例可见光诱导的不对称钴/Wei-Phos协同催化自由基偶联反应,实现了外消旋联杂芳基化合物动态动力学不对称转化(图8)。该反应成功的关键在于氧化加成后形成的轴手性芳基钴物种由于吡啶的配位作用,减小了旋转能垒和消旋化,随后立体选择性地捕获光催化产生的自由基。

图8. Wei-Phos 在光催化自由基不对称偶联中的应用

近日,肖文精教授课题组进一步研究了光诱导钴催化动态动力学还原共轭加成反应,Wei-Phos在上述反应中依然保持了优异的催化活性和手性诱导能力(图9)。基于上述策略,肖文精教授与合作者成功合成了一系列具有轴手性的杂二芳基衍生物(45个实例,收率高达91%,ee高达97%)。该反应具有反应条件温和、官能团耐受性良好、对映选择性出色等特点。值得注意的是,该条件可避免大量金属废物的生成以及贵金属催化剂的使用。

图9. Wei-Phos 在光催化自由基不对称加成中的应用

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