科學家發現手性分子不同對映體高效制備新途徑

中科院上海有機化學研究所金屬有機化學國家重點實驗室研究員游書力團隊，在研究銥絡合物催化的不對稱烯丙基取代反應時發現了一種獨特的“反應時長依賴的對映發散性合成”現象：在不改變反應體系中手性源絕對構型的條件下，僅通過調節反應時長即可高對映選擇性地分別獲得目標產物分子的一對對映異構體。該現象的發現不僅豐富了不對稱催化反應的內涵，更為手性分子不同對映體的高效制備提供了新的途徑。該研究成果6月29日發表于《自然—化學》。

制備手性分子的一對對映異構體是不對稱合成的基本任務，其對于藥物化學和材料科學具有重要意義。在一般的不對稱合成反應中可以通過改變手性源（如手性底物、輔基、試劑、催化劑/配體等）的絕對構型來獲取產物的不同對映異構體。然而自然界中一些手性源分子僅以單一對映異構體的形式存在。因此難以通過這類手性源分子主導調控的不對稱合成反應制備不同絕對構型的目標產物。

研究人員發現6-羥基異喹啉與外消旋烯丙基碳酸酯在手性銥絡合物催化下，可以在甲醇中發生不對稱烯丙基取代反應，生成手性烯丙基胺衍生物。若控制反應時長為10 h則可以高對映純度獲得（R）構型目標產物；若將反應時長縮短至6 min則可以高對映純度獲得（S）構型目標產物。利用該類反應可在不改變手性催化劑絕對構型的情況下，僅通過調節反應時長，即可高對映選擇性地制備在有機合成中具有重要應用價值的手性烯丙基胺類分子的不同對映異構體。

深入的機理研究表明在該反應條件下存在手性銥催化劑對烯丙基碳酸酯和烯丙基胺的兩種動力學拆分作用。當兩個動力學拆分體系的反應速率彼此匹配時，即可在不同的反應時長觀察到絕對構型相反的烯丙基胺對映異構體的富集。打一個比方，反應時長依賴的對映發散性合成現象可以看成一場“龜兔賽跑”。生成（S）構型烯丙基胺的過程就像速度很快的兔子，雖然可以在很短的時間接近終點，但是不愿在終點停留，從另一條岔路離開了。生成（R）構型烯丙基胺的過程就像一只烏龜，雖然速度很慢，但是一直不放棄，因而總能在較長的時間到達終點。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41557-020-0489-1

［信息來源］中國科學報 黃辛.科學家發現手性分子不同對映體高效制備新途徑[EB/OL].(2020-07-5).http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/2020/7/20207523594273757398.shtm