对映富集的手性化合物在药物和精细化工领域有十分重要的意义和价值,将廉价易得的消旋化合物经化学转化进行动力学拆分是获得对映富集手性化合物的有效手段。在动力学拆分过程中,消旋原料中两种构型的反应速度不同,因此可以将一种构型的原料转化为产物,而另一种构型的原料被保留。如果追求最好的拆分效果,产物的理论最高收率只有50%,而剩余的一半原料则会被浪费掉。由于这一限制,人们正在积极寻求拆分外消旋手性化合物的新模式。除了动力学拆分,动态动力学拆分和平行动力学拆分也是较为成熟的手段,以上两种策略可以将对映体转化为单一的对映富集产物,最大理论产率为100%。动态动力学拆分需要产物能够发生消旋化,且消旋化速度需大于反应速度。而平行动力学拆分中,两种手性试剂或催化剂独立地与两种构型的原料反应,得到两种不同的对映体富集的手性产物。然而,这两种策略对于底物有着较高的要求和限制。因此,开发出一种能够将消旋化合物以理论产率100%转化为对映富集产物的新模式仍然是非常必要的。
近日,陕西师范大学的王超课题组提出了一种拆分消旋化合物的新策略。在该策略下,消旋底物首先转化为一对新的具有反应活性的消旋中间体,然后对其进行动力学拆分,可得到两种不同的对映富集的手性产物,最大理论产率可达100%。与其他拆分策略相比,该方法主要依赖于中间体的反应动力学差异,而不是底物的动力学差异。因此,该模式可以将传统上难以拆分的消旋体转化为有价值的产物,并扩大有效催化剂的范围,为动态动力学拆分和平行动力学拆分提供了一种补充策略。
作者通过一系列机理实验提出了如下机理。首先,2a的两种对映异构体都能够与钌催化剂发生脱氢得到查尔酮和Ru-H物种,查尔酮随后与1a发生碱促进的非对映选择性迈克尔加成,得到一对新的对映异构体4a和4a’,其中4a’的羰基被Ru-H物种还原得到5a,剩余的Ru-H物种释放氢气,再生钌催化剂。
Reference: Zhang, J.; Song, M.; Tang, W.; Xue, D.; Xiao, J.; Sun, H.; Wang, C., Transforming Racemic Compounds into Two New Enantioenriched Chiral Products via Intermediate Kinetic Resolution. ACS Catal. 2023, 13, 15603-15610. (推荐人:牛童,检查人:赵宝乾)