兰州化物所在锰催化腙碳氮双键不对称转移氢化研究中取得进展

手性胺类化合物及其类似物广泛存在于手性含氮药物、天然产物和有机合成中间体中，被用作不对称催化的手性配体，碳氮双键（C=N）的不对称氢化与不对称转移氢化是制备手性胺最为高效和快捷的方法之一。近几十年来，科学家发展了众多手性金属催化剂，并且实现工业化。然而这些高效的催化体系，多为贵金属和手性膦配体。贵金属因储量有限，价格昂贵，而手性膦配体合成路线繁琐，空气敏感。在“双碳”目标引领下，发展基于丰产元素（尤其是铁锰等）替代贵金属的高效催化剂具有重要的意义，是实现二氧化碳减排、发展低碳催化新技术的重要手段，在精细化学品、生物医药领域具有广泛的应用前景。

中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室仿生与不对称催化研究组发展了一系列由氨基酸衍生的手性二齿苯并咪唑配体，利用此类配体实现了以异丙醇为氢源的锰催化酮的不对称转移氢化（ACS Catal. 2021, 11, 8033-8041）。随后研究人员使用相同配体，发展了水溶性的铱配合物为催化剂和甲酸为氢供体的水相不对称转移氢化体系，实现了喹啉类化合物和其他N-杂环化合物的高效不对称转移氢化（转化数TON达33000，转化频率TOF达90000h^-1；J. Org. Chem. 2021, 86, 16641-16651）。

在上述工作基础上，近日，该团队开发了以氨硼烷为氢源，锰催化腙类化合物碳氮双键的不对称转移氢化新体系，该体系具有底物范围宽广的优势，包括芳烷基、二烷基、二芳基及杂芳基等底物均可高效和高对映选择性地获得相应的手性肼化合物，对映选择性可高达99%。基于实验结果和理论计算，研究人员提出了以Mn-H为活性物种参与的不对称转移氢化的机理，并对腙的不对称加氢对映选择性控制过程提出了一个合理的模型，催化剂和底物之间的π-π相互作用在此过程中起到关键作用。

相关成果发表在Journal of Catalysis上。相关研究工作得到国家自然科学基金、羰基合成与选择氧化国家重点实验室和兰州化物所等的支持。

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图1 手性胺基苯并咪唑锰催化剂用于腙C=N双键的不对称转移氢化反应

图2 腙的不对称加氢对映选择性控制过程的过渡态模型