孙伟课题组：锰催化腙C=N双键不对称转移氢化研究取得新进展

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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，发展了众多手性金属催化剂，并且成功实现工业化。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极为重要的意义，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，利用此类配体成功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高达33000，转化频率TOF高至90000h-1； J. Org. Chem. 2021, 86, 16641-16651）。

图一. 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

　　在上述工作基础上，最近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，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。

图二. 腙的不对称加氢对映选择性控制过程的过渡态模型

　　相关成果近期发表在Journal of Catalysis上（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.06.045）。王礼贤博士为该论文的第一作者，孙伟研究员为通讯作者。
　　以上工作得到了国家自然科学基金、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。


        文章来源：兰州化物所
      孙伟，男，博士，研究员，博士生导师。1998年本科毕业于曲阜师范大学化学系，2003年7月在中国科学院兰州化学物理研究所获得理学博士学位。2003年获德国洪堡奖学金，在德国慕尼黑工业大学无机化学研究所从事金属有机配合物合成及催化反应研究。2005年底回国，入选中国科学院“百人计划”候选人，并于2008年获得择优支持。主要开展不对称催化、仿生催化、均相催化等方面的研究。已在Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Eur. J., Org. Lett.等重要学术期刊发表研究论文60余篇，目前所发表研究论文已被他人引用700余次。2007年获甘肃省自然科学二等奖（排名第三）。