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近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院傅堯教授與陸熹特任副研究員在飽和碳偶聯(lián)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊開發(fā)鈷-氫催化體系，實現(xiàn)高對映選擇性烷基-烷基偶聯(lián)。研究成果于10月20日以“Cobalt-catalysed enantioselective C(sp3)-C(sp3) coupling”為題發(fā)表在Nature Catalysis上。

有機(jī)分子往往呈現(xiàn)“三維立體”的結(jié)構(gòu)，飽和碳-碳鍵無處不在。而增加手性碳中心的數(shù)量也有助于提高藥物開發(fā)成功幾率。溫和條件高對映選擇性飽和碳偶聯(lián)是有機(jī)合成化學(xué)研究的焦點和難題。

傅堯、陸熹等長期從事有機(jī)化學(xué)和綠色化學(xué)等領(lǐng)域的研究?；诰G色催化的理念，團(tuán)隊提出“烯烴還原偶聯(lián)”概念，以性質(zhì)穩(wěn)定、來源廣泛、易于獲取的烯烴作為烷基化試劑實現(xiàn)溫和條件碳-碳偶聯(lián)（Nat. Commun. 2016,7, 11129; J. Am. Chem. Soc. 2017,139, 12632）。研究團(tuán)隊系統(tǒng)性地開發(fā)手性金屬鎳絡(luò)合物催化體系，實現(xiàn)系列高對映選擇性的飽和碳偶聯(lián)反應(yīng)，為手性胺類/醇類藥物分子、含膦/硫/硼精細(xì)化學(xué)品合成提供了可靠策略（J. Am. Chem. Soc. 2020,142, 214; Nat. Commun. 2021,12, 1313; CCS Chem. 2021,3, 727）。近期，研究團(tuán)隊突破性地開發(fā)了新一代廉價金屬鈷絡(luò)合物催化體系，以優(yōu)異的區(qū)域和對映選擇性實現(xiàn)氟烯烴的氫烷基化，為手性氟烷烴合成提供了高效、通用的方案，為不對稱飽和碳偶聯(lián)研究提供了新思路、開辟了新方向（Nat. Catal. 2021,4, 901）。

圖1.鈷氫催化不對稱烷基偶聯(lián)

研究團(tuán)隊開發(fā)手性鈷絡(luò)合物催化劑，使用易得的氟烯烴與烷基鹵化物為原料，設(shè)計配體與底物間的氫-氟相互作用調(diào)控反應(yīng)立體選擇性，實現(xiàn)了氟原子鄰位手性中心精準(zhǔn)構(gòu)建，突破了不對稱偶聯(lián)中輔助基團(tuán)結(jié)構(gòu)局限。反應(yīng)條件溫和、底物適用范圍廣，可用于多種天然產(chǎn)物、藥物分子的合成或修飾。反應(yīng)被用于Δ11去飽和酶活性抑制劑11-氟十四烷基酸的合成中，顯著縮短合成路線、提升合成效率。（圖1）

鈷催化劑具有廉價、低毒等優(yōu)點，在均相催化、有機(jī)合成中發(fā)揮了重要作用。盡管鈷催化劑廣泛用于碳-碳偶聯(lián)，但其對映選擇性控制仍具挑戰(zhàn)。審稿人對該項研究工作給予了高度評價：作為“第一例鈷催化的對映選擇性C(sp3)-C(sp3)偶聯(lián)”、本文“報道的鈷催化體系具有很強(qiáng)的飽和碳-碳鍵構(gòu)建能力，值得更多關(guān)注”。該項研究建立了新型鈷-氫催化體系，有望促進(jìn)更多不對稱飽和碳偶聯(lián)反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，助力手性藥物開發(fā)。

該項目得到國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)超級計算中心和安徽省生物質(zhì)潔凈能源重點實驗室的資助和支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41929-021-00688-w

（合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、科研部）