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周强辉团队在《自然·化学》发表最新研究成果

日期:2023-03-30 09:30:15 浏览: 804 栏目:产教融合

新闻网讯(通讯员化轩)4月17日,《自然·化学》(Nature Chemistry)发表了周强辉/程鸿刚团队在平面手性茂金属合成领域的重要研究进展,论文题为“Synthesis of planar chiral ferrocenes viaenantioselective remote C–H activation”(通过对映选择性远程C–H活化合成平面手性二茂铁)。

武汉大学为该论文第一署名单位,化学与分子科学学院2019级博士研究生周兰和程鸿刚副教授为论文共同第一作者,周强辉教授、程鸿刚副教授和Scripps研究所余金权教授为共同通讯作者。此外,武汉大学博士研究生李丽莎、邓双,硕士研究生侯靖、矫诚康、李慧敏,本科生刘紫瑞以及Scripps研究所Kevin Wu博士也做出了重要贡献,是本文的共同作者。武汉大学丛恒将老师、华中师范大学孟祥高老师和四川大学周宇乔老师在样品测试表征方面提供了重要帮助。

平面手性二茂铁在催化、材料和生物医学等领域得到了广泛的应用,是迄今最重要的一类平面手性骨架。其中,1,3-二取代的平面手性二茂铁具有不同于其他二茂铁的独特性质,例如,它们可开发为具有远程立体诱导作用的手性配体,也可以作为分子机器的独特结构单元,以及在手性二茂铁液晶中具有最高的各向异性和结晶性等。然而,目前对于平面手性二茂铁的合成研究主要集中于1,2-二取代平面手性二茂铁,合成1,3-二取代平面手性二茂铁的研究鲜有报道。目前,1,3-二取代平面手性二茂铁的合成主要采用间接的方式,涉及繁琐的多步操作或手性拆分。通过单取代二茂铁发生远程C−H键活化直接构建1,3-二取代平面手性二茂铁是最具吸引力的一种策略,迄今未能取得突破,主要原因是单取代二茂铁的既有官能团与茂环间位C−H键的距离较远,难以实现有效的导向活化。因此,这是公认的平面手性合成领域的一个难题。

周强辉/程鸿刚团队在钯/降冰片烯(Pd/NBE)不对称协同催化领域耕耘多年,先后实现了轴手性和中心手性的构建(Nat.Catal.2020,3. 727;Chem 2021, 7, 1917)。针对上述1,3-二取代平面手性二茂铁的合成难题,他们设想在现有的二茂铁邻位C−H键不对称活化的研究基础上,通过钯/降冰片烯接力协同催化的策略,实现远程C−H的活化和官能团化,从而构建1,3-二取代平面手性二茂铁。

通过大量的探索,他们发现醋酸钯、手性氨基酸配体(MPAA,手性源)与桥头取代的大位阻降冰片烯的催化剂组合可以实现上述研究设想,成功地制备了常规方法难以合成的1,3-二取代和1,2,4-三取代平面手性二茂铁化合物。这种策略也可以应用于平面手性二茂钌的高效制备。这是在国际上首次通过接力协同催化策略完成远程C−H键的不对称活化构建平面手性的研究报道。基于该创新合成方法,作者制备了多种新颖的平面手性二茂铁配体和催化剂,并且证明它们在不对称催化中具有良好的应用潜力。

该研究得到了国家自然科学基金(21801193、21871213和22071189)、江苏省自然科学基金(BK20210119)、南开大学元素有机化学国家重点实验室开放基金(202204)、中央高校基本科研业务费专项资金(2042021kf0214和2042020kf0039)、武汉大学人才启动经费以及武汉大学超算中心的支持。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41557-023-01176-3

(学生编辑:陈巧燕   编辑:肖珊)

转自武汉大学官网