新型鈷－氫催化體系 可高效合成單一手性異構體

科技日報訊 （記者吳長鋒）記者10月26日從中國科學技術大學獲悉，該校傅堯教授與陸熹特任副研究員團隊近期開發出一種新型鈷-氫催化體系，實現“不對稱偶聯”，且大幅提高產率，減少了合成步驟。相關研究成果日前發表於《自然·催化》。

在化學合成中，有一種“互為鏡像”、比例相等的手性分子，就像我們的雙手一樣。這種構成手性關係的分子之間，一方為另一方的“對映異構體”。手性藥物、農藥等化合物的兩個異構體，表現出來的生物活性往往不同，甚至截然相反。為了避免其中有害異構體的影響，合成單一手性異構體即手性合成就變得尤為重要。過渡金屬催化烯烴不對稱氫官能化，是獲得手性分子高效、簡捷的方法之一。無論是銅-氫催化的氫烷基化反應，還是鎳-氫催化的不對稱烷基-烷基偶聯反應，往往都需要利用導向基團對反應進行調控。

基於此，研究團隊開發出一種新型鈷-氫催化體系，通過跳過輔助基團這一環節，以優異的區域和對映選擇性實現氟烯烴的氫烷基化，成功在烷基鏈上的指定位置引入手性C-F基團，高效合成手性氟烷烴。他們以易於獲取的氟烯烴與烷基鹵化物為原料，基於氫-氟吸引和氫-氫排斥作用力，對配體與底物進行雙向設計優化，調控反應立體選擇性，實現了氟原子鄰位手性中心精準構建，突破了不對稱偶聯中輔助基團結構侷限，且反應條件温和、底物適用範圍廣。

傅堯介紹，在11-氟十四烷基酸的合成中，他們使用同一原料，可以將文獻中所用的八步合成法縮減為四步，總產率由不足20%提升到33%，得到單一構型的手性產品。該反應還可實現生物質化學品糠醛的高值化利用，製取含氟精細化學品。