記者10月26日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校傅堯教授與陸熹特任副研究員團(tuán)隊(duì)近期開發(fā)出一種新型鈷-氫催化體系，實(shí)現(xiàn)“不對(duì)稱偶聯(lián)”，且大幅提高產(chǎn)率，減少了合成步驟。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《自然·催化》。
在化學(xué)合成中，有一種“互為鏡像”、比例相等的手性分子，就像我們的雙手一樣。這種構(gòu)成手性關(guān)系的分子之間，一方為另一方的“對(duì)映異構(gòu)體”。手性藥物、農(nóng)藥等化合物的兩個(gè)異構(gòu)體，表現(xiàn)出來的生物活性往往不同，甚至截然相反。為了避免其中有害異構(gòu)體的影響，合成單一手性異構(gòu)體即手性合成就變得尤為重要。過渡金屬催化烯烴不對(duì)稱氫官能化，是獲得手性分子高效、簡(jiǎn)捷的方法之一。無論是銅-氫催化的氫烷基化反應(yīng)，還是鎳-氫催化的不對(duì)稱烷基-烷基偶聯(lián)反應(yīng)，往往都需要利用導(dǎo)向基團(tuán)對(duì)反應(yīng)進(jìn)行調(diào)控。
基于此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新型鈷-氫催化體系，通過跳過輔助基團(tuán)這一環(huán)節(jié)，以優(yōu)異的區(qū)域和對(duì)映選擇性實(shí)現(xiàn)氟烯烴的氫烷基化，成功在烷基鏈上的指定位置引入手性C-F基團(tuán)，高效合成手性氟烷烴。他們以易于獲取的氟烯烴與烷基鹵化物為原料，基于氫-氟吸引和氫-氫排斥作用力，對(duì)配體與底物進(jìn)行雙向設(shè)計(jì)優(yōu)化，調(diào)控反應(yīng)立體選擇性，實(shí)現(xiàn)了氟原子鄰位手性中心精準(zhǔn)構(gòu)建，突破了不對(duì)稱偶聯(lián)中輔助基團(tuán)結(jié)構(gòu)局限，且反應(yīng)條件溫和、底物適用范圍廣。
傅堯介紹，在11-氟十四烷基酸的合成中，他們使用同一原料，可以將文獻(xiàn)中所用的八步合成法縮減為四步，總產(chǎn)率由不足20%提升到33%，得到單一構(gòu)型的手性產(chǎn)品。該反應(yīng)還可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)化學(xué)品糠醛的高值化利用，制取含氟精細(xì)化學(xué)品。
