手性布朗斯特酸催化吲哚与氮杂二烯的共轭加成反应对映选择性合成杂三芳基甲烷

摘要

呋喃酮衍生的氮杂二烯具有恢复芳香性的特点, 是一类重要的高活性中间体. 近年来, 呋喃酮衍生的氮杂二烯的不对称催化反应已经取得重要进展, 并且发展了多种有效的催化体系, 包括过渡金属催化体系、手性胺催化体系、氮杂环卡宾催化体系、手性膦催化体系以及手性布朗斯特碱催化体系. 这些催化体系丰富了氮杂二烯的不对称反应类型如亲核加成和环合反应, 同时为具有生物活性结构单元的合成提供了新的途径. 尽管在有机催化中手性布朗斯特酸是一类非常重要的催化剂, 已成功应用于不对称催化反应中, 然而手性布朗斯特酸在氮杂二烯中间体不对称化学中的应用却未见报道.为了进一步丰富氮杂二烯的不对称反应类型和构建更多的具有生物活性的结构单元, 发展新的催化体系应用于氮杂二烯的不对称反应具有重要意义.基于本课题组之前对氮杂二烯不对称催化反应的研究, 本文发展了一种手性布朗斯特酸催化吲哚与氮杂二烯的共轭 加成反应对映选择性合成杂三芳基甲烷的方法. 通过对催化剂、溶剂和温度的筛选, 得到了最优反应条件: 使用在3,3’-位引入大位阻的2,4,6-三异丙基苯基取代的BINOL衍生的手性磷酸作为催化剂, 均三甲苯为溶剂, 反应温度为–20 oC. 该反应具有较好的普适性, 共合成了24个手性杂三芳基甲烷化合物, 分离收率是80%–96%, 最高对映选择性可达99%. 为了提高该合成方法的实用性, 进行了克级规模反应. 实验结果表明, 氮杂二烯和吲哚的用量由0.20 mmol增加至2.5 mmol时, 不对称共轭加成反应仍能以优秀的对映选择性(90%)和收率(95%)得到目标产物, 对映选择性可以保持.总之, 我们采用手性磷酸作为有机催化剂成功实现了吲哚与氮杂二烯的高对映选择性共轭加成反应, 合成了一系列光学活性的杂三芳基甲烷化合物, 为手性杂三芳基甲烷化合物的合成提供了一种新的有效方法, 为新药的开发奠定了基础.该反应操作简单、条件温和并且底物适用范围广. 手性布朗斯特酸催化体系为氮杂二烯不对称催化反应的发展提供了新的机会.