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理学院何川课题组在不对称催化构建硼中心手性方面取得进展

近日,南方科技大学理学院化学系副教授何川课题组在构筑硼中心手性方面取得突破性进展,首次通过不对称催化的途径实现了四配位硼中心手性化合物的构建,相关成果在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上在线发表。值得一提的是,这些新型的硼中心手性化合物表现出良好的光学性质,在手性荧光探针和光电材料领域展现出良好的应用前景。该工作不仅为硼中心手性化合物的合成提供了新的思路,同时也为手性硼化学的研究开辟了新的发展方向。


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图1. 不对称催化构筑硼中心手性化合物


硼作为主族元素的重要成员,在现代有机合成化学中发挥着举足轻重的作用。硼有三个价电子,是一个缺电子的非金属元素,通常以sp2杂化的形式存在。当有胺、膦或NHC卡宾存在时,三配位硼化合物的空p轨道容易接受这些路易斯碱的孤对电子,形成四配位硼化合物。值得一提的是,四配位硼化合物是许多有机硼化学反应的关键中间体,同时也是有着很好应用前景的新型光学材料。尽管手性有机硼化合物作为试剂在不对称合成中有着广泛的应用,但是有关硼中心手性化合物的研究却鲜有报道。目前已有的硼中心手性化合物都是通过手性拆分或手性底物诱导的方式得到的;通过不对称催化的途径构建硼中心手性化合物还未见报道。

何川课题组近三年来在“手性杂原子化学”领域开展了一系列的研究工作,特别是在高效构建硅中心手性,以及探索相关手性硅化物的功能和应用,取得了特色鲜明的创新性研究成果(J. Am. Chem. Soc.2020, 142, 13459;Angew. Chem., Int. Ed.2020, 59,22217;Nat. Commun.2021, 12, 1249; J. Am. Chem. Soc.2021,143, 5301; Angew. Chem., Int. Ed.2021,60, 13887;Org. Lett.2021, 23, 1367;ACS Catal.2020,10, 7207; Chem. Sci. 2021, 12, 10972.)。近期,该团队利用分子间的不对称CuAAC反应,首次高效、高对映选择性地实现了硼中心手性化合物的催化不对称合成。作者选择刚性且具有良好光电性质的N,N π-共轭四配位硼化合物作为骨架,通过不对称CuAAC反应得到立体稳定的硼中心手性化合物。在对条件进行优化后,作者对底物的普适性进行了考察,发现各种官能团都可以兼容。为了进一步探索影响硼中心手性化合物立体稳定性的因素,作者对包含不同取代基产物的立体稳定性进行了测试,实验结果表明吡咯环上带有吸电子基团或吡啶环上带有供电子基团会增强配位共价键的稳定性。这些新型四配位硼中心手性化合物均表现出良好的光学性质,在手性荧光探针和光电材料领域展现出良好的应用前景。该方法不仅为硼中心手性化合物的合成提供了新的思路,同时为手性硼化学的研究开辟了新的发展方向。

南科大化学系2018级博士生祖兵和2019级博士生郭永红为论文的共同第一作者。何川为论文唯一通讯作者,南科大是论文第一单位。以上研究得到了国家自然科学基金委、深圳市科创委、深圳市诺贝尔奖科学家实验室项目、广东省催化重点实验室的大力支持。

 

论文链接:https://doi.org/10.1021/jacs.1c08482 

 


供稿:化学系

通讯员:吴笑弟

主图:丘妍