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Phil S. Baran課題組Angew:鎳催化對映選擇性脫羧酰化反應(yīng)

來源:化學(xué)加原創(chuàng)      2023-11-14
導(dǎo)讀:近日,美國Scripps研究所Phil S. Baran課題組開發(fā)了一種脫羧?;呗?,合成了一系列α-氨基酮衍生物。其中,在鎳催化劑、手性配體和金屬還原劑體系下,一系列酰氯與含有α-氨基取代的氧化還原活性酯均可順利進(jìn)行反應(yīng),具有良好的收率以及優(yōu)異的對映選擇性。此外,該反應(yīng)具有廣泛的底物范圍,可以很容易地放大,并可用于顯著簡化幾種已知結(jié)構(gòu)的合成。文章鏈接DOI:10.1002/anie.202315203

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

正文

手性α-氨基酮是一種具有價值的砌塊,并可作為合成大量天然產(chǎn)物和藥物的關(guān)鍵中間體。到目前為止,最常見的逆向合成斷裂策略涉及依賴于α-胺化策略或手性池衍生α-氨基酸的同系化反應(yīng)。例如,砌塊1(Figure 1A),一種用于合成ACE抑制劑的中間體,已通過后一種策略從L-苯丙氨酸通過6-8步構(gòu)建,其中大多數(shù)反應(yīng)步驟不會形成策略鍵,導(dǎo)致低理想性。原則上,利用自由基逆合成策略是合成1更為直接的方法,其中苯丙氨酸(2,外消旋或?qū)τ丑w純)衍生的氧化還原活性酯(RAE)可與簡單的琥珀酸衍生物3進(jìn)行對映選擇性脫羧?;磻?yīng)。目前,化學(xué)家們已開發(fā)三種通過鎳催化構(gòu)建α-手性酮的策略(Figure 1B)。在策略A中,在進(jìn)入鎳催化循環(huán)并與活化的?;磻?yīng)之前,烷基鹵化物或二氫吡啶(DHP)單元用作還原(化學(xué)或光化學(xué))活化的自由基前體。在策略 B中,光誘導(dǎo)不穩(wěn)定C-H鍵(芐基或鄰苯甲酰胺)的HAT形成相應(yīng)的自由基供體。在策略C中,主要涉及氯甲酸酯、末端烯烴與合適的自由基供體的三組分偶聯(lián)反應(yīng)。近日,美國Scripps研究所Phil S. Baran課題組開發(fā)了一種高度對映選擇性和普適性的鎳催化脫羧酰化反應(yīng),該反應(yīng)可簡潔高效地以68%的收率與92%ee得到產(chǎn)物4下載化學(xué)加APP到你手機(jī),更加方便,更多收獲。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

首先,作者以RAE 2與酰氯衍生物3作為模型底物,進(jìn)行了相關(guān)還原脫羧?;磻?yīng)條件的篩選(Table 1)。當(dāng)以NiCl2?glyme(10 mol %)作為催化劑,L9(15 mol %)作為配體,Mn粉(3.0 equiv)作為還原劑,在CH3CN/DME溶劑中室溫反應(yīng)5 h,可以68%的收率得到產(chǎn)物4,ee為92%。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

在獲得上述最佳反應(yīng)條件后,作者對底物范圍進(jìn)行了擴(kuò)展(Table 2)。首先,一系列一級與二級羧酸衍生的酰氯或芳香族羧酸衍生的酰氯,均可順利進(jìn)行反應(yīng),獲得相應(yīng)的產(chǎn)物5-29,收率為34-71%,ee為81-94%。值得注意的是,一系列活性的基團(tuán),如鹵素、烷氧羰基、烯基、羰基等,均與體系兼容。其次,一系列不同取代的氧化還原活性酯,也能夠順利進(jìn)行反應(yīng),獲得相應(yīng)的產(chǎn)物30-45,收率為41-75%,ee為76-94%。然而,將保護(hù)基團(tuán)從Bz切換到Boc或鄰苯二甲酰亞胺時,導(dǎo)致對映選擇性大幅下降(4647)。同時,α-氯酰氯和三級酰氯,在上述標(biāo)準(zhǔn)的條件下,未能有效的進(jìn)行反應(yīng)(48-50)。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

緊接著,作者將上述的對映選擇性脫羧?;呗杂糜谝恍┗衔锏暮啽愫铣桑‵igure 2)。首先,化合物1(Figure 2A)的前期合成方法主要涉及6-8步反應(yīng),并且需要大量的保護(hù)基團(tuán)、官能團(tuán)相互轉(zhuǎn)化、氧化還原操作和使用自燃試劑等。相反,化合物23通過上述的對映選擇性脫羧?;磻?yīng)以及隨后的水解后處理,即可一步合成化合物1,收率為62%,ee為91%。其次,烯丙基取代的對映體α-氨基酮60(Figure 2B)的合成前期主要通過經(jīng)典的不對稱相轉(zhuǎn)移烷基化化學(xué)獲得,并涉及七步反應(yīng)。相比之下,化合物5859通過上述的對映選擇性脫羧?;磻?yīng),可直接合成α-氨基酮60,收率為48%,ee為88%。此外,化合物6369(Figure 2C)是用于發(fā)現(xiàn)針對SARS-CoV 3CL蛋白酶的苯胺抑制劑的藥物化學(xué)程序中的中間體,通過九步途徑獲得,其中大多數(shù)操作不形成戰(zhàn)略鍵。相反,利用上述的對映選擇性脫羧酰化策略,僅需兩步即可實(shí)現(xiàn)化合物6369的合成。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

此外,作者還對反應(yīng)的實(shí)用性進(jìn)行了研究(Figure 3)。首先,克級規(guī)模實(shí)驗(yàn),同樣能夠以71%收率和93% ee得到產(chǎn)物31(Figure 3A)。其次,化合物6在LiAl(Ot-Bu)3H條件下進(jìn)行還原反應(yīng),可以93%的收率得到anti-1,2-氨基醇7272中的苯甲?;稍贑p2ZrHCl/NH4Cl條件下進(jìn)行脫除,并在Boc2O/MeCN條件下進(jìn)行氨基的保護(hù),可以兩步62%的收率得到化合物73(Figure 3B)。值得注意的是,在上述的過程中,對映選擇性基本不受影響。同時,對于氧化還原活性酯7476,也能夠與10順利反應(yīng),獲得相應(yīng)的產(chǎn)物75(收率為26%,ee為40%)和77(收率為37%,ee為62%)(Figure 3C)。此外,在化合物378的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)體系中加入一當(dāng)量的缺電子烯烴79,生成了外消旋加合物80,表明了反應(yīng)形成了α-氨基自由基(Figure 3D)。

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(圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.

總結(jié)

美國Scripps研究所Phil S. Baran課題組開發(fā)了一種對映選擇性合成手性α-氨基/酰胺基酮的實(shí)用方法。根據(jù)自由基逆合成策略預(yù)測,它極大地簡化了合成這種結(jié)構(gòu)的途徑,實(shí)現(xiàn)了兩種羧酸酯的匯聚式合成,其中一種是簡單的酰氯,另一種是含有α-酰胺基的RAE同時,該策略具有廣泛的底物范圍、優(yōu)異的化學(xué)選擇性、良好的官能團(tuán)兼容性等特點(diǎn)。這種方法只需花費(fèi)之前所需工作量的一小部分即可合成所需的目標(biāo)骨架,進(jìn)一步揭示了該策略在合成中的應(yīng)用價值。

文獻(xiàn)詳情:

Yang Gao, Phil S. Baran*. Nickel-Catalyzed Enantioselective Decarboxylative Acylation: Rapid, Modular Access to α-Amino Ketones. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, https://doi.org/10.1002/anie.202315203

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