胍——從手性堿到不對稱相轉(zhuǎn)移催化劑

      通過近20年的發(fā)展，有機小分子不對稱催化已經(jīng)成為和金屬不對稱催化并稱的一個領(lǐng)域。有機小分子催化劑也從最初的手性proline類催化劑發(fā)展到了今天眾多的手性Br?nsted酸/堿類催化劑，Lewis酸/堿類催化劑，氫鍵類催化劑，親核類催化劑，有機光反應(yīng)催化劑等。Br?nsted堿作為一類重要的試劑，廣泛的存在于各類化學(xué)中。通過手性Br?nsted堿催化劑來實現(xiàn)不對稱的轉(zhuǎn)換是制備眾多手性分子強有效的方法。

     新加坡南洋理工大學(xué)的陳俊豐教授利用手性雙環(huán)胍作為手性強堿催化劑實現(xiàn)了D-A反應(yīng)、Mannich反應(yīng)、Michael反應(yīng)、脫羧反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、胺基化反應(yīng)、氘試劑交換反應(yīng)、不對稱質(zhì)子化反應(yīng)等眾多不對稱轉(zhuǎn)化（圖1）。

圖1. 手性胍催化的不對稱反應(yīng)

     在2011年，陳俊豐課題組基于胍的共軛結(jié)構(gòu)設(shè)計出一種手性胍鹽（Pentanidium and Bisguanidinium）做為全新的一類手性不對稱相轉(zhuǎn)移催化劑（圖2）。不同于傳統(tǒng)的sp³季銨鹽相轉(zhuǎn)移催化劑，胍鹽具有sp²共軛結(jié)構(gòu)，所以具有不同的催化活性。

圖2. 手性雙環(huán)胍與手性胍鹽

      該課題組利用手性胍鹽實現(xiàn)了對映選擇性的加成反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、羥基化反應(yīng)以及氧化反應(yīng)（圖3）。其中的氧化反應(yīng)可以體現(xiàn)出手性胍鹽相轉(zhuǎn)移催化劑與季銨鹽類相轉(zhuǎn)移催化劑的不同，手性胍鹽催化劑可以在強氧化劑的條件下穩(wěn)定的存在（J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 10677）。

圖3. 手性胍鹽催化的不對稱相轉(zhuǎn)移反應(yīng)

       最近，該小組又利用手性胍鹽作為相轉(zhuǎn)移催化劑解決了傳統(tǒng)相轉(zhuǎn)移催化中的一個難題：如何在不對稱相轉(zhuǎn)移催化中尋找到既具有較強堿性又具有溫和親和性的堿（J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 9935）。

      他們的策略是通過活化一個潛在堿（probase）原位產(chǎn)生大位阻強堿，然后強堿在手性催化劑的控制下促進反應(yīng)的完成。比較有趣的是，在研究反應(yīng)的過程中，作者發(fā)現(xiàn)有烯醇硅醚類化合物生成。通過一系列驗證機理實驗，最終確定了手性高價硅離子對（chiral silicate ion pair）是整個反應(yīng)中真正的活性中間體。

圖4. 不對稱相轉(zhuǎn)移催化中的潛在堿（probase）策略

該論文作者為：Bo Teng, Wenchao Chen, Shen Dong, Choon Wee Kee, Dhika Aditya Gandamana, Lili Zong, Choon-Hong Tan

原文（掃描或長按二維碼，識別后直達原文頁面）：

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b05053

Pentanidium- and Bisguanidinium-Catalyzed Enantioselective Alkylations Using Silylamide as Br?nsted Probase

J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 9935-9940, DOI: 10.1021/jacs.6b05053

陳俊豐博士簡介

陳俊豐（Tan Choon-Hong），新加坡南洋理工大學(xué)教授。

1999年英國劍橋大學(xué)獲得博士學(xué)位。

2000年至2002年，哈佛大學(xué)博士后。

2002年至2003年，哈佛醫(yī)學(xué)院研究助理。

2003年至2012年，新加坡國立大學(xué)（NUS）助理教授/副教授。

2012年至今，新加坡南洋理工大學(xué)（NTU）副教授/教授。

http://www.x-mol.com/university/faculty/4457

科研思路分析

Q：在潛在堿課題中遇到的最大挑戰(zhàn)是什么？

       A：在這個課題中，遇到比較大的挑戰(zhàn)是找到合適的潛在堿以及機理的證明。我們嘗試了多種商品化以及自己合成的硅試劑，最終找到了符合我們目標(biāo)的潛在堿。在機理的證明中，我們也做了大量相關(guān)的實驗來證明，同時期望運用各種檢測手段抓到高價硅中間體。

Q：不對稱相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)這些年取得了很多進展，課題組今后對不對稱相轉(zhuǎn)移催化的發(fā)展方向有什么判斷？

      A：確實，最近10年來在不對稱相轉(zhuǎn)移催化領(lǐng)域有很多進展，但是大部分不對稱相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)局限于Br?nsted堿類型的反應(yīng)。我們課題組希望在不對稱相轉(zhuǎn)移催化這個領(lǐng)域里專注于兩個方面的研究。一個是解決Br?nsted堿類反應(yīng)中沒有解決的問題，比如前體堿策略的開發(fā)（J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 9935）。另一個方面是我們希望用我們手性胍鹽催化劑開發(fā)更多類型的不對稱反應(yīng)，例如我們在2015年發(fā)表的高錳酸鉀的不對稱氧化（J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 10677），在2016年實現(xiàn)的手性胍鹽控制金屬陰離子的不對稱氧化反應(yīng) （Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 7101）。未來，我們希望實現(xiàn)更多金屬（如：Pd、Cu、Fe等）參與的不對稱相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)以及自由基的不對稱相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)。

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