Brønsted酸催化高对映选择性Heyns重排反应

正文手性胺是很多天然产物和药物的核心结构单元，也广泛用作手性配体和催化剂。因此，发展从简单原料合成手性胺的方法具有重要意义。Heyns重排反应通过α-羟基酮与胺反应直接合成α-胺基酮，仅产生一分子水为副产物，是合成手性胺的高效方法。近年来，有报道使用手性碱催化剂实现了该反应的不对称转化，但存在催化剂用量高、对映选择性不理想、底物局限等问题。例如，手性碱催化体系仅用于合成手性α-烷基-α-胺基酮，在合成α-芳基-α-胺基酮中未见成功报道。这可能是由于α-芳基-α-胺基酮具有更强酸性的α-H，在碱性催化剂存在下易于消旋化。此前，南开大学课题组提出了“手性质子梭催化剂”概念，使用同时含有Brønsted酸和Brønsted碱的手性双功能催化剂作为手性质子梭，通过协同的方式，直接催化烯醇及烯醇盐中间体的质子迁移过程，实现了多种极具挑战的质子转移反应的有效手性控制（Angew.Chem.Int.Ed.

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=0.1:0.6:0.005(mmol),in0.5mLofsolventat60°C,30min.[a]Reactionperformedin0.2mmolscale.[b](S)-10e

wasusedascatalyst.[c]1mLPhOMewasusedassolvent.图3.底物适用范围该反应操作简单，容易放大，所得手性α-芳基-α-胺基酮产物可以对映选择性保持地转化为多种手性胺，展现出很好的应用潜力（图4）。作者还将该方法成功应用于生物活性分子（TNF-α抑制剂、脱氧cytoxazone）的合成中，显著提高了合成效率。(a)BH3-SMe2,THF,-20°C.(b)RMgBr,THF,-78°C.(c)Triphosgene,Et3N,THF.(d)

nPrMgBr,THF,0°C.(e)TiCl4,Ph2CHNH2,Et2O,0°C–rt.ThenBH3-SMe2,-30°C.(f)Diethylazodicarboxylate,PPh3,THF,0°C–rt.(g)Cericammoniumnitrate,MeCN/H2O,0°C–rt.(h)Trichloroisocyanuricacid,H2SO4,MeCN/H2O,rt.图4.克级规模实验及产物转化该Brønsted酸催化的不对称Heyns重排存在两种可能的反应过程（图5A）。作者通过氘代实验排除了1,2-负氢迁移的机制（图5B），说明了反应中可能经历了烯醇中间体并发生了氢氘交换（图5C）；α-羟基酮底物的光学纯度不影响反应的对映选择性（图5D），进一步排除了负氢迁移的可能性；KIE实验表明烯醇的生成不是反应的决速步（图5E和F）。作者认为，手性磷酸催化了酮胺缩合、亚胺异构化和烯醇质子迁移三个过程，并在催化质子转移过程中实现了手性控制。图5.机理实验理论计算表明过渡态能量与两方面因素密切相关：一是催化剂与烯醇的轨道重叠程度，二是烯醇的稳定性。在优势过渡态TS-R中，分子轨道重叠优于相应的TS-S过渡态，作者认为过渡态轨道最大重叠需求是手性质子梭实现手性控制的主要驱动力。此外，作者观察到了底物芳环取代基电性显著影响对映选择性的现象。理论计算表明，缺电子芳环与烯醇的二面角发生了更大程度的扭转。这种形变影响了底物与催化剂的相互作用，最终表现为底物电性对于反应对映选择性的影响。（图6）图6.DFT计算总之，课题组实现了首例手性Brønsted酸催化的不对称Heyns重排反应。该反应效率高，底物适用范围广，能在温和条件下高对映选择性得到手性中心具有较强酸性氢的手性α-芳基-α-胺基酮化合物，这是文献中手性碱催化体系所无法实现的。反应产物可以发生丰富的转化，为复杂含氮功能分子的合成带