上科大物質學院楊曉瑜課題組近日在平面手性大環不對稱合成領域取得進展，研究成果論文線上發表於國際知名期刊《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）。
平面手性環芳烷（cyclophane），是一類具有平面手性的大環化合物，其在天然產物、不對稱催化、主客體化學和材料科學中均有著廣泛的應用。該類化合物一般由一個取代的芳環及一根大環側鏈組成，其平面手性來源於大環的側鏈阻礙了取代芳環的自由翻轉，囙此可以被看作是一種阻旋異構體（atropisomer）（圖1，a）。儘管平面手性大環化合物研究近年來取得了顯著進展，但很多合成方法仍受限於反應的低產率、不能令人滿意的立體選擇性以及使用當量的手性促進劑等，囙此亟需發展高產率、高對映選擇性的不對稱催化方法來構建平面手性大環。
圖1.不對稱芳胺親電胺化構建平面手性大環
近年來，楊曉瑜組對利用手性磷酸催化芳胺與偶氮二甲酸酯的不對稱胺化反應，相繼實現了軸手性聯芳基二胺（BINAM）和聯芳基氨基醇（NOBIN）的動力學折開、2,2-二取代氫化喹啉的動力學折開以及α-叔炔丙胺的動力學折開。本研究中，科研人員利用手性磷酸TRIP催化非手性的大環底物1與偶氮二甲酸酯2的不對稱對位C-H胺化反應，通過引入大位阻的取代肼基阻礙苯環的自由翻轉，成功實現了平面手性大環3的不對稱合成（圖1，b）。該方法具有產率高、立體選擇性優异、底物官能團相容性好的優點，可以構建一系列從16元環至23元環的大小不等的平面手性大環分子。
楊曉瑜組和中國科學院上海有機化學研究所薛小松課題組在計算化學方面的合作研究表明，在不利的過渡態中大環側鏈的亞甲基與手性磷酸（TRIP）3-比特三异丙基苯基中的异丙基存在明顯的比特阻排斥作用，兩個手性過渡態的能量差值達到3.6 kcal/mol，這與實驗觀察到的立體選擇性是吻合的（圖1，c）。團隊也對該類平面大環化合物作為新穎手性胺類催化劑的應用進行研究，成功將其應用於α-取代醛的不對稱胺化反應中，並都取得了令人滿意的立體選擇性（圖1，d）。
楊曉瑜組2022届博士研究生王東磊和南開大學邵英博為本文共同第一作者，上海科技大學為本論文第一完成單位，中國科學院上海有機化學研究所薛小松研究員和楊曉瑜教授為本文通訊作者。
論文標題：Enantioselective Synthesis of Planar-Chiral Macrocycles through Asymmetric Electrophilic Aromatic Amination
論文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202201064