南开大学化学学院朱守非

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Friedel-Crafts反应是构筑碳碳键的常用方法。过去几十年，人们发展出了很多手性Lewis酸催化剂和手性有机小分子催化剂，实现了上述反应的高对映选择性转化。但是这些手性催化剂主要适用于β-取代的共轭烯烃作为亲电试剂，因为手性催化剂活化亲电试剂的过程就是手性决定的步骤，因此较为容易给出高的对映选择性。但是如果使用α-取代的共轭烯烃作为亲电试剂，其手性决定步骤不是加成过程而是后续的质子转移过程，如果手性催化剂和活性中间体发生解离，就无法实现有效的手性诱导，因此这类反应的手性控制极具挑战。文献中人们发展了手性Lewis酸催化剂结合具有螯合结构的亲电试剂和手性伯胺催化剂实现了为数不多的几例Friedel-Crafts加成/不对称质子化反应，但是这些催化体系对底物的依赖性很强。目前环状亲电试剂的不对称Friedel-Crafts反应还未取得成功。周其林、朱守非团队提出了“手性质子梭催化剂”的概念，并成功将其用于一系列挑战性的对映选择性质子转移反应中（Angew. Chem. Int. Ed.2011, 50, 11483; Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 3913; Chem. Sci.2014, 5, 1442; J. Am. Chem. Soc.2015, 137, 8700; Chem. Sci.2016, 7, 1104; Chem. Sci.2017, 8, 7197; Org. Biomol. Chem.2018, 16, 3087）。在此基础上，该团队最近研究发现，使用手性螺环磷酸作为“手性质子梭催化剂”可以实现吲哚或吡咯及其衍生物与环状共轭烯酮的Friedel-Crafts加成/不对称质子化反应。该反应底物适用面广，活性高，收率高，对映选择性优异，能高效构筑含有吲哚结构的α-手性环酮化合物。产物经简单转化，就可以得到多种天然产物或生物活性分子的多环核心骨架。机理研究表明，手性螺环磷酸在反应中首先作为Brønsted酸催化吲哚或吡咯及其衍生物对环状共轭烯酮的加成，然后作为手性质子梭催化剂，促进烯醇中间体的质子转移过程，进而实现了有效手性控制。进一步的分析表明，手性磷酸的介入能够使烯醇式向酮式转变过渡态中分子轨道达到最大重叠，这是其能有效催化活性中间体质子转移过程的关键驱动力。这一发现深化了对中间体质子转移过程的理解，并将有助于设计新的手性质子梭催化剂和不对称质子转移新反应。相关成果发表在ACS Catal.2019, 9, 6522。博士生李义盼是论文的第一作者。

      上述工作受到国家自然科学基金委、教育部和国家万人计划的资助。
论文信息：
Yi-Pan Li, Zi-Qi Li, Bi-Yin Zhou, Mao-Lin Li, Xiao-Song Xue, Shou-Fei Zhu*, Qi-Lin Zhou*, Chiral spiro phosphoric acid-catalyzed Friedel–Crafts conjugate addition/enantioselective protonation reactions, ACS Catal.2019, 9, 6522−6529.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.9b01502