二芳基脯氨醇硅醚在有机合成中的应用

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二芳基脯氨醇硅醚是一种在有机合成中最常用的可实现立体选择性控制的有机催化剂,自2005年首次亮相以来,这些催化剂已被广泛的应用于各种合成方法开发中。


其催化反应机理可归纳为两种模式:

1)通过烯胺活化 (Enamine activation),

2)通过亚胺离子活化 (Iminium-Ion activation)。



烯胺活化:直接的氨基催化对映选择性实现醛的α-功能化反应,首先是含α-H的羰基化合物与二芳基脯氨醇硅醚缩合形成亚胺离子,随后去质子形成烯胺活性中间体,亲电试剂立体选择性进攻烯胺形成加成物,再水解完成催化剂的循环及得到醛的α-加成产物。



亚胺离子活化: 直接的氨基催化对映选择性实现α,β-不饱和醛的β-功能化,首先是α,β-不饱和羰基化合物与二芳基脯氨醇硅醚缩合形成亚胺离子,随后亲核试剂进攻亚胺离子的β-位,形成烯胺加成物,再水解完成催化剂的循环及得到α,β-不饱和醛的β位加成产物。


合成反应中的应用


1)Michael 加成反应


生物碱 (+)-α-lycorane 8 的合成关键中间体11,可通过硝基烯烃9和乙醛10在二芳基脯氨醇硅醚催化条件下,发生立体选择性的 Michael加成反应,再经硼氢化钠还原得到中间体11。


2)Mannich 反应


Mannich反应是一种典型的三组分转化反应,涉及一级/二级胺与醛缩合随后再烯醇加成形成C-C键。


非天然氨基酸(2S,3R,4S)-4-羟基异亮氨酸40的合成,其关键中间体46的制备,可通过丙醛45和糠醛衍生化的Boc保护的亚胺发生Mannich加成来制备,反应具有良好的收率和立体选择性。


3)Oxylations/Epoxidations


催化条件下产生的烯胺,其酮/醛的α-位可以亲核进攻氧原子,这类反应通常被称为氧化反应 (Oxylations)



天然产物卡烯内酯19-羟基沙丁胺素52的全合成,在合成的初始步骤中间体58的制备,可通过三步一锅法程序来实现,首先是环戊二酮55与丙烯醛之间在催化剂条件下,发生苄氧基化反应,然后再Wittig烯烃化反应得到中间体58。



真菌次生代谢产物Hirsutellone B 200的全合成中,初始的合成步骤中使用了亚胺离子催化的策略构建三个融环骨架,尤其是中间体203在手性催化剂作用下,完成了不对称环氧化反应。


4) 环加成 (Cycloadditions)


前列腺素类似物64的全合成,其中环戊烷骨架的构建可通过丁二醛与硝基烯烃,在催化条件下发生立体选择性的[3+2]-环加成反应来制备。



其中侧链79的合成,可通过巴豆醛77和硝基甲烷,在催化条件下发生不对称Michael加成反应,得到加成物78,再经多步反应转换为中间体79。


5) N-杂环丙烷化 (Aziridinations)



麦角生物碱衍生物(−)-aurantioclavine 217的全合成中合成的关键步骤涉及手性胺催化的α,β-不饱和醛的不对称氮杂环丙烷化反应,叔丁基对甲苯磺酰氧基氨基甲酸酯218作为亲核试剂,在催化剂条件下与醛反应,得到手性氮杂环丙烷220。


6)环丙烷化反应(Cyclopropanations)



天然产物Virgatusin 223的全合成,其中关键中间体226的合成可通过有机胺催化的亚胺离子策略进行制备,2-溴丙二酸二甲酯224与烯醛225,在催化条件下,发生Michael加成/分子内烷基化串联反应,形成环丙烷中间体226。


来源:全合成


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