Angew. Chem.：铱/锌协同催化环氧开环/不对称借氢胺化反应

来源：X一MOL资讯

原标题：Angew. Chem.：铱/锌协同催化环氧开环/不对称借氢胺化反应——高效构筑手性四氢喹喔啉类化合物

发展绿色高效的合成方法是有机化学家所追求的目标。“借氢”（Borrowing Hydrogen）反应，又称为自身氢转移反应，是以醇为原料，与各类亲核试剂（碳、氮、氧、硫等）直接反应，经过催化氧化为酮、缩合、再催化还原双键为单键的三个催化步骤，得到形式的羟基取代产物。很显然，该类反应避免了分步的氧化和还原反应，具有很好的原子经济性、步骤经济性及氧化还原中性等绿色化学的性质。因此，近年来该类反应得到了科学界和工业界的关注。最近几年，不对称借氢反应也逐渐被重视并有所开发，新加坡国立大学的赵宇课题组在该领域（特别是二级醇的不对称借氢）做出了原创性的研究工作（Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 1399-1403; J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 4944-4947; ACS Catal., 2016, 7, 93-97; Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 7176-7180）。

目前所报道的借氢反应基本都是以商业可得的简单醇作为原料，而使用较复杂的醇为原料时，需要预先制备复杂醇，这便限制了借氢反应的发展。如果能够将非醇原料催化转化生成醇的反应，与醇的借氢反应合二为一，就可以提高整体的合成效率，但该类催化反应的开发具有明显的挑战性，如：将两类催化反应合并时催化体系的兼容性，催化反应的效率及不对称催化的选择性。赵宇课题组及辽宁大学的夏立新及张尧课题组分别设计并合作完成了该类反应的首次开发，发展了铱/锌协同催化的邻苯二胺与环氧开环/不对称借氢胺化接力反应，可以高对映选择性地得到构筑手性四氢喹喔啉类化合物。与以往利用氢化制备该类化合物的方法相比，该反应具有避免使用高压氢气或者过量还原剂（如Hantzsch酯、硅烷等）的优势。

研究人员对反应条件的筛选，发现利用[Ir(COD)OMe]2/Binap与Zn(OTf)2可以高效地协同催化该环氧开环/不对称借氢胺化反应。适用的环氧底物包括烷氧基亚甲基、芳氧基亚甲基、苄基、烷基取代的环氧乙烷，对酯基、烯基及磺酰胺基等具有较好的官能团耐受性。而对于芳基取代的环氧乙烷，反应表现为手性保留（Stereospecific），而非手性汇聚（Stereoconvergent）。

机理研究表明，对于烷基取代环氧乙烷，开环由位阻控制，发生在取代基少的一侧，生成二级醇IV，然后发生催化脱氢生成酮中间体V，该中间体及下一步缩合的中间体VI不具有手性，因此反应是一个立体汇聚的不对称催化过程。而对于芳基取代环氧乙烷，开环由电性控制，主要发生在取代基多的一侧，经过中间体VII，因此反应具有立体专一性。更为重要的是，研究人员发现Zn(OTf)2不仅能催化环氧开环，而且对于借氢过程也有提高反应活性和对映选择性的作用，证明了该反应协同催化的设计理念。

研究人员还发展了一锅法两次借氢反应，利用相同的催化体系可进一步完成四氢喹喔啉的N,N'-双甲基化。