张前教授/张鸽副教授在高对映选择性的自由基C−N键构建取得新进展

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近期，我院张前教授团队在不对称自由基C−N键构建方法学研究领域取得新进展。该研究利用钴催化的氢原子转移，实现了烯烃与Lewis碱性仲胺的不对称自由基型氢胺化反应，合成了结构多样的手性α-手性叔胺类化合物。该成果以“Cobalt-Catalyzed Enantioselective Hydroamination of Arylalkenes with Secondary Amines”为题，在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上发表。化学学院青年教师张鸽副教授为文章通讯作者，博士研究生苗焕然为文章第一作者。
         α-手性叔胺作为一类重要的结构单元，广泛存在于许多生物活性天然产物、药物分子、农用化学品以及功能材料中。过渡金属催化烯烃的不对称氢胺化反应无疑提供了一种最直接、有效的方法，可以从简单、易得的起始原料一步获得重要的手性胺类化合物。相比已经广泛研究的基于酰胺、硫脲、磺酰胺以及羟胺衍生物等氮源，直接使用Lewis碱性的胺来实现分子间高对映选择性的氢胺化反应一直是合成化学中具有挑战性的课题。这主要是由于游离胺与过渡金属的强配位以及烯烃π-体系与氮原子孤对电子之间的排斥力。近年来，利用过渡金属铱、钯、铑等催化的烯烃与伯胺的分子间不对称氢胺化反应研究取得了重要进展，但二级胺的催化不对称氢胺化反应，特别是使用廉价的过渡金属催化剂，仍鲜见报道。
        第一行过渡金属催化的氢原子转移反应是一种高效的烯烃自由基氢化官能团化反应，具有高度的化学和区域选择性。钴作为一种廉价且具有生物相容性的3d过渡金属催化剂，是金属氢化物催化氢原子转移反应研究中最广泛的催化剂之一。然而，由于反应涉及高活性的自由基中间体，钴催化烯烃的不对称氢原子转移反应具的极大挑战性。东北师范大学张前教授团队多年来一直致力于高效、高选择性C−N键构建新方法研究，在基于氮中心自由基的胺化方面取得了系列创新性研究成果，推动了自由基C−N键构建的发展。近期，在前期工作基础上，张前教授团队利用钴催化的氧化氢原子转移策略成功开发了烯烃与亲核体的高效、高选择性不对称氢化官能化反应（Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 25949−25957; Angew. Chem., Int. Ed. 2022, 61, e202201967; Chem Catal., 2023, 3, 100526）。
近期，他们再次利用钴催化的氧化氢原子转移策略，实现了钴催化的芳基烯烃与Lewis碱性仲胺的不对称自由基氢胺化反应(图1)。该工作以手性Salen螯合的钴(II)为催化剂，硅烷作为氢供体，过氧化苯甲酰叔丁酯为氧化剂，在温和条件下以良好的收率和优异的区域、对映选择性合成了一系列α-手性叔胺类化合物。机理研究表明该反应通过Co(III)-H介导的氢原子转移和随后的高价有机钴(IV)阳离子物种与游离胺的类SN2-取代反应进行，其中阳离子烷基Co(IV)物种的形成可能是反应的决速步骤，同时，烷基钴(IV)阳离子物种与胺的亲核取代以及对映选择性的自由基捕获形成烷基钴(III)物种都可能涉及在反应的对映选择性控制步骤中。

图1. 钴氢-HAT介导的烯烃与仲胺的不对称氢胺化反应

         该工作得到国家自然科学基金（22171043, 22193012, 21831002）以及中央高校基本科研经费的支持。
         论文信息：
         Cobalt-Catalyzed Enantioselective Hydroamination of Arylalkenes with Secondary Amines
         Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202213913
         DOI:10.1002/anie.202213913
         文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213913
             文章来源：东北师范大学
       张前，东北师范大学教授，博士生导师。吉林省化学会有机化学专业委员会主任，东北师范大学学术委员会委员。1993年于东北师范大学获得学士学位，1996年于东北师范大学获得硕士学位，2003年于中国科学院长春应用化学研究所获得博士学位，2004年至2月至7月在澳大利亚悉尼大学做访问学者。主要研究领域为有机合成方法学研究，多年来一直围绕高效、高选择性C-N键构建新方法进行系统研究，发展了多种C-N键构建新方法并实现了一些重要含氮杂环的构筑。作为通讯作者在Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等刊物上发表研究论文40余篇，授权中国专利2项。获得Thieme Chemistry Journals Award （2014年）及长春市“巾帼建功标兵”荣誉称号（2014年）；入选教育部新世纪优秀人才（2008年）、全国百篇优秀博士论文提名论文指导教师（2013年）、东北师范大学首批仿吾青年学者（2014年）、吉林省首批长白山学者特聘教授（2013年）、吉林省首批学科领军教授（2013）及科技部创新人才推进计划中青年科技创新领军人才（2015年）。
      张鸽，博士，东北师范大学副教授，博士生导师。主要从事有机合成方法学与不对称催化合成研究，在过渡金属催化的手性C-N、C-B、C-C化学键构建方面取得了系列创新性成果，在化学顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Catal.、Org. Lett.、CCS Chemistry、Chem. Commun. 等期刊上发表SCI论文20余篇。作为项目负责人承担了国家自然科学基金面上项目、青年项目、吉林省教育厅“十三五”规划科技项目以及中央高校等多项科研项目，申请专利1项。