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氧化吲哚螺环骨架是许多活性天然产物和药物分子的核心结构单元,自上世纪以来就凭借在生物、医药、农业及材料等领域的广泛应用和开发潜力,受到了化学家们的广泛关注。近些年,有机化学家发展了很多构筑氧化吲哚螺环骨架的方法,包括通过过渡金属催化、有机小分子催化和光催化等策略,但是这些方法大多只能得到单一的立体构型产物,无法打破底物自身的非对映选择性优势而对其他立体构型产物进行选择性控制,并且一些催化策略产率较低,反应条件苛刻。 非对映选择性合成可以简便高效得到一对甚至多对非对映异构体,开展非对映选择性合成的研究对于复杂立体化学分子高效经济的合成有重大意义。所以开发新型高效的氧化吲哚螺环骨架的非对映选择性合成方法,剖析立体化学形成机理,揭示立体化学控制规律,可为其他重要分子骨架的非对映选择性合成提供重要的实验依据。 最近,刘金宇课题组通过改变溶剂实现了对氧化吲哚螺环骨架的非对映选择性控制,合成了多达64种具有氧化吲哚螺环骨架的产物,在催化剂负载较低的情况下依然保持高产率,反应几乎定量进行,非对映选择性控制良好,部分产物dr值高达>20:1。
该工作首先使用(E)-2-硝基-3-苯基烯丙基醋酸酯和1-甲基-3-吡咯-吲哚-2-酮作为反应底物,通过改变反应条件,筛选出了最优条件,暨在1 mmol%的N,N-二甲基乙二胺硫脲的催化下,DMSO做溶剂,室温下反应30分钟得到产物3a;而在EA做溶剂时,用5 mmol%同样的催化剂室温反应48小时得到另一个非对映异构体4a。 在确定了最佳反应条件的基础上,考察了多达64种不同电子效应和空间效应底物的反应普适性,研究表明,对于非极性溶剂溶剂的反应体系,均能以优异的产率和良好的非对映选择性得到相应产物,杂环取代的底物也具有优异的耐受性。 作者还证明了此反应可在安全且温和的条件下进行克级合成,且保持优异的产率和良好的非对映选择性。产物可以进行进一步的官能团转化,将硝基还原为氨基;该衍生化在不需要柱色谱分离的条件下几乎定量进行,且依然保持原有的产物构型,为产物骨架进一步的修饰提供了可能。 通过控制实验对反应机理及溶剂对非对映选择性的控制机理进行了探究,提出了可能的反应机理。实验证明在非极性体系种,催化剂以双功能催化的模式进行;而在偶极溶剂中,催化剂只通过氢键活化底物(E)-2-硝基-3-苯基烯丙基醋酸酯,仅以HOMO活化的方式推动反应。m6米乐推测由于这一差异使反应在不同溶剂中拥有不同的反应中间体,从而实现溶剂对于非对映选择性的控制,为类似底物的非对映选择性控制提供了新的思路与策略。 综上所述,刘金宇课题组开发了一种溶剂控制的非对映选择性合成氧化吲哚螺环骨架的方法,反应产率高,非对映选择性控制良好,催化剂使用量低,官能团耐受性好,反应易于放大,且产物可以进一步转化以实现其他基团的构筑和修饰。 论文信息 Solvent Directed Diastereodivergent Synthesis of Spiro-Oxindoles with Quaternary Carbon Center Forming Yang Zhang, Qian Liao, Prof. Dr. Jin-Yu Liu, Ming-Wen Yang European Journal of Organic Chemistry DOI: 10.1002/ejoc.202300787

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