大连化物所周永贵研究员：钯催化1,3-二酮的氢化去对称化合成反式手性羟基酮
大连化物所周永贵研究员课题组在研究钯催化1,3-二酮的氢化去对称化反应中，利用过渡金属钯和底物中芳环配位作用，使氢化产物的非对映选择性发生改变，得到反式氢化产物。
图1 2-取代酮在不对称氢化中非对映选择性控制
在最优条件下，对反应的底物适用范围进行了考察（图2）。对2-位含季碳或叔碳的一系列1,3-环戊二酮衍生物进行氢化去对称化，能以良好到优秀的对映选择性，专一的反式选择性得到手性b-羟基酮化合物。另外，该催化体系具有良好的官能团兼容性，如：芳基、烷基及酯基都能耐受。对2-位含有酯官能团的底物，可以进行氢化/酯交换串联反应合成手性双环内酯化合物。除了五元环状1,3-二酮之外，作者还考察了六元环状二酮和链状二酮，也表现出优异的对映选择性和反式非对映选择性。
图2 底物适用范围
为了解释这种现象，作者通过组合实验和密度泛函计算对反应的机理进行了研究。机理研究表明，反应是经过四元环过渡态进行的，钯-芳环的相互作用不仅导致反式产物的生成，同时也提高了反应活性。
为了验证该反应的实用性，他们将报道的氢化去对称化反应进行了克级规模实验，氢化反应也能够顺利进行，活性、非对映和对映选择性均能够保持。另外，作者还将得到的氢化产物进行了衍生化合成手性砌块。如：甲基锂对羰基亲核加成得到含有两个季碳手性中心的二醇；叔丁基二甲基硅保护羟基，威蒂格烯基化和脱硅保护基反应得到手性高烯丙基醇；叔丁基二甲基硅保护羟基，硼氢化钠还原合成含有三个手性中心的醇（图3）。
图3 克规模试验及产物衍生化
相关成果近期在线发表于Science China Chemistry。副研究员余长斌和博士研究生王恒定为文章的共同第一作者，大连化物所周永贵研究员和樊红军研究员为通讯作者。详细内容见：Chang-Bin Yu, Heng-Ding Wang, Bo Song, Hong-Qiang Shen, Hong-Jun Fan & Yong-Gui Zhou. Reversal of Diastereoselectivity in Palladium-Arene Interaction Directed Hydrogenative Desymmetrization of 1,3-Diketones. Sci. China Chem. 2019, 62, doi/10.1007/s11426-019-9601-7.
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通讯作者简介
周永贵，1993年于淮北煤炭师范学院获得学士学位。1999年在中国科学院上海有机化学研究所获得博士学位。随后在美国宾州州立大学从事博士后研究。2002年回到中国科学院大连化学物理研究所开展独立研究工作至今，现任大连化物所研究员。目前的研究领域为均相不对称催化和生物活性含氮化合物的全合成。发表论文170余篇，申请中国发明专利70余件。获得的奖励有辽宁省自然科学一等奖、国家自然科学基金委杰出青年科学基金和中国化学会手性化学青年奖等。研究组网址：http://www.lac.dicp.ac.cn/。