近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)院謝衛(wèi)青教授團(tuán)隊(duì)在過渡金屬不對(duì)稱催化領(lǐng)域取得重要突破，相關(guān)研究成果以題為"Cp*Ir(III) Catalyzed Asymmetric Tandem Intramolecular Aziridina-tion/Aza-Semipinacol Rearrangement of Alkenyl 1,4,2-Dioxazol-5-one"在線發(fā)表《ACS Catalysis》上。該研究首次報(bào)道了銥催化的不對(duì)稱串聯(lián)氮雜環(huán)丙烷化/氮雜半頻哪醇重排反應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了含季碳立體中心的雙環(huán)內(nèi)酰胺類化合物的高效、高對(duì)映選擇性合成。通過手性配體的精準(zhǔn)調(diào)控，該反應(yīng)展現(xiàn)出優(yōu)異的立體控制能力，為復(fù)雜天然產(chǎn)物及藥物分子的結(jié)構(gòu)修飾與合成提供了新策略。

氮雜半頻哪醇重排反應(yīng)（Aza-semipinacol rearrangement）通過氮β-位碳正離子的形成及隨后的α-位取代基1,2-遷移過程，已成為構(gòu)建季碳立體中心的重要策略。然而，該反應(yīng)的不對(duì)稱催化研究仍處于起步階段，相關(guān)報(bào)道極為有限。近年來，金屬氮賓化學(xué)的發(fā)展為這一領(lǐng)域注入了新的活力。例如，銠催化的苯乙烯基疊氮環(huán)異構(gòu)化反應(yīng)雖取得一定進(jìn)展，但仍存在底物范圍狹窄、對(duì)映選擇性控制尚未實(shí)現(xiàn)等顯著局限性（圖1）。在此背景下，如何發(fā)展高效的手性催化體系，實(shí)現(xiàn)氮雜半頻哪醇重排反應(yīng)的立體選擇性調(diào)控，特別是用于構(gòu)建含季碳中心的手性雙環(huán)骨架，仍是當(dāng)前有機(jī)合成領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)難題。

該課題組發(fā)展了Cp*Ir(III)催化烯基1,4,2-二惡唑-5-酮的不對(duì)稱串聯(lián)分子內(nèi)氮雜環(huán)丙烷化/氮雜半頻哪醇重排反應(yīng)（圖2），以易制備的烯基二惡唑酮為原料，高效構(gòu)建含季碳立體中心的雙環(huán)氮雜環(huán)骨架。經(jīng)系統(tǒng)篩選發(fā)現(xiàn)，2,4,6-三甲基苯基乙?；揎椀氖中员交?吡啶-2-基)甲胺配體可誘導(dǎo)最優(yōu)的對(duì)映選擇性（高達(dá)98% ee），為環(huán)戊[b]吡啶-2-酮類化合物的精準(zhǔn)合成提供了普適性方案。機(jī)理研究表明，該反應(yīng)經(jīng)歷Ir-?；┲虚g體形成、分子內(nèi)氮雜環(huán)丙烷化及隨后的氮雜半頻哪醇重排三個(gè)關(guān)鍵步驟，DFT計(jì)算為這一反應(yīng)路徑提供了理論支持。

化學(xué)與藥學(xué)院2024級(jí)博士研究生武夢(mèng)博、化學(xué)與藥學(xué)院講師許元真和北京生命科學(xué)研究所博士研究生白松霖為本論文共同第一作者。閆嘉航副教授、齊湘兵研究員（北京生命科學(xué)研究所）和謝衛(wèi)青教授為共同通訊作者。

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(基金號(hào): 22171229, 22371231)、陜西省創(chuàng)新能力支撐計(jì)劃(項(xiàng)目編號(hào)：2024RS-CXTD-67)和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)(編號(hào): 2022YFD1600100)的資助，同時(shí)也得到了西北農(nóng)林科技大學(xué)的資助。

相關(guān)論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.5c01566

謝衛(wèi)青教授課題組網(wǎng)頁：

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