化学学报 ›› 2023, Vol. 81 ›› Issue (11): 1590-1608.DOI: 10.6023/A23070359 上一篇 下一篇
所属专题: 庆祝《化学学报》创刊90周年合辑
综述
高杨a, 张学鑫a, 余金生a,*(), 周剑a,b,c,*()
投稿日期:
2023-07-28
发布日期:
2023-09-30
作者简介:
高杨, 女, 汉族, 1996年出生于甘肃金昌. 2016年9月本科毕业于河西学院, 2019年9月硕士毕业于云南民族大学有机化学专业, 随后加入华东师范大学周剑教授课题组攻读博士学位, 研究方向为有机小分子催化构建α-手性三级叠氮化合物. |
张学鑫, 男, 汉族, 1992年出生于甘肃张掖. 2016年9月本科毕业于河西学院, 2019年9月硕士毕业于云南民族大学有机化学专业, 随后加入华东师范大学周剑教授课题组攻读博士学位, 研究方向为手性有机硅化合物的合成. |
余金生, 华东师范大学化学与分子工程学院教授, 博士生导师. 2011年本科毕业于江西师范大学; 2016年博士毕业于华东师范大学, 导师周剑教授; 2017至2019年获JSPS资助在日本微生物化学研究所从事博士后研究, 导师Masakatsu Shibasaki教授. 2019年2月加入华东师范大学开展研究工作, 主要从事有机氟硅化学和绿色农药创制等研究. |
周剑, 华东师范大学化学与分子工程学院教授, 博士生导师. 本科毕业于四川师范大学; 2004年毕业于中科院上海有机所, 获理学博士学位, 导师唐勇研究员; 先后在日本东京大学Shu Kobayashi和德国马普煤炭研究所Benjamin List课题组从事博士后研究后, 于2008年底加入华东师范大学. 研究兴趣在于立足协同催化的理念, 结合新催化剂和新试剂的设计开发, 发展导向具有手性季碳的药物优势骨架的不对称催化构建新方法. |
基金资助:
Yang Gaoa, Xuexin Zhanga, Jinsheng Yua(), Jian Zhoua,b,c()
Received:
2023-07-28
Published:
2023-09-30
Contact:
*E-mail: About author:
Supported by:
文章分享
α-手性叠氮化合物广泛应用于合成化学、药物化学和生命科学等领域. 由于手性叠氮既可用于多样性合成手性胺衍生物及含氮杂环化合物, 且叠氮基本身也是药效团, α-手性叠氮的高效合成对于药物研发十分重要. 随着引入手性季碳来增加分子的三维立体性来改善生物活性和成药性成为药物设计研发的有效手段, 发展具有氮杂季碳手性中心的α-手性三级叠氮的不对称催化合成新方法来促进药学研究十分必要. 然而, 由于叠氮基接近于直线的结构所带来的不利位阻效应, 以及需要区分差异性较小的取代基来构建氮杂季碳手性中心的挑战性, 高对映选择性的不对称催化方法较为匮乏. 本综述旨在从含C—N3键化合物的不对称官能团化反应和通过C—N3键形成的不对称叠氮化反应两种构建策略出发, 介绍近五年不对称催化合成α-手性三级叠氮的研究进展. 藉此对反应机理及优势与不足等进行分析讨论, 为从事有机合成和药物化学相关的科研人员提供一些参考和启发.
高杨, 张学鑫, 余金生, 周剑. α-手性三级叠氮化合物的不对称催化合成新进展★[J]. 化学学报, 2023, 81(11): 1590-1608.
Yang Gao, Xuexin Zhang, Jinsheng Yu, Jian Zhou. Recent Advances in Catalytic Enantioselective Synthesis of α-Chiral Tertiary Azides★[J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(11): 1590-1608.
[1] |
(a) Grieß P. Justus Liebigs Ann. Chem. 1865, 135, 131.
|
(b) Grieß P. Philos. Trans. R. Soc. London, 1864, 13, 377.
|
|
[2] |
(a) Boyer J. H.; Canter F. C. Chem. Rev. 1954, 54, 1.
doi: 10.1021/cr60167a001 pmid: 16444296 |
(b) L’abbé. G. Chem. Rev. 1969, 69, 345.
doi: 10.1021/cr60259a004 pmid: 16444296 |
|
(c) Scriven E. F. V.; Turnbull K. Chem. Rev. 1988, 88, 297.
doi: 10.1021/cr00084a001 pmid: 16444296 |
|
(d) Bräse S.; Gil C.; Knepper K.; Zimmermann V. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 5188.
doi: 10.1002/anie.v44:33 pmid: 16444296 |
|
(e) Lang S.; Murphy J. A. Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 146.
pmid: 16444296 |
|
(f) Fu J.; Zanoni G.; Anderson E. A.; Bi X. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 7208.
doi: 10.1039/C7CS00017K pmid: 16444296 |
|
(g) Sivaguru P.; Ning Y.; Bi X. Chem. Rev. 2021, 121, 4253.
doi: 10.1021/acs.chemrev.0c01124 pmid: 16444296 |
|
(h) Bräse S.; Banert K. Organic Azides: Syntheses and Applications, Wiley, 2009.
pmid: 16444296 |
|
[3] |
(a) Meldal M.; Tornøe C. W. Chem. Rev. 2008, 108, 2952.
doi: 10.1021/cr0783479 pmid: 27115045 |
(b) Mamidyala S. K.; Finn M. G. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1252.
doi: 10.1039/b901969n pmid: 27115045 |
|
(c) Golas P. L.; Matyjaszewski K. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1338.
doi: 10.1039/B901978M pmid: 27115045 |
|
(d) Tiwari V. K.; Mishra B. B.; Mishra K. B.; Mishra N.; Singh A. S.; Chen X. Chem. Rev. 2016, 116, 3086.
doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00408 pmid: 27115045 |
|
(e) Kacprzak K.; Skiera I.; Piasecka M.; Paryzek Z. Chem. Rev. 2016, 116, 5689.
doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00302 pmid: 27115045 |
|
[4] |
Beenhouwer D. O.; Rankin J. A.; Mellors J. W. Antiviral Res. 1992, 19, 43.
doi: 10.1016/0166-3542(92)90055-A |
[5] |
Klumpp K.; Lévêque V.; Pogam S. L.; Ma H.; Jiang W.-R.; Kang H.; Granycome C.; Singer M.; Laxton C.; Hang J. Q.; Sarma K.; Smith D. B.; Heindl D.; Hobbs J. C.; Merrett J. H.; Symons J.; Cammack N.; Martin J. A.; Devos R.; Nájera I. J. Biol. Chem. 2006, 281, 3793.
doi: 10.1074/jbc.M510195200 pmid: 16316989 |
[6] |
Sun L.; Peng Y.; Yu W.; Zhang Y.; Liang L.; Song C.; Hou J.; Qiao Y.; Wang Q.; Chen J.; Wu M.; Zhang D.; Li E.; Han Z.; Zhao Q.; Jin X.; Zhang B.; Huang Z.; Chai J.; Wang J.-H.; Chang J. J. Med. Chem. 2020, 63, 8554.
doi: 10.1021/acs.jmedchem.0c00940 pmid: 32678592 |
[7] |
(a) Lao Z.; Toy P. H. Beilstein J. Org. Chem. 2016, 12, 2577.
doi: 10.3762/bjoc.12.253 |
(b) Palacios F.; Alonso C.; Aparicio D.; Rubiales G.; Santos J. M. Tetrahedron 2007, 63, 523.
doi: 10.1016/j.tet.2006.09.048 |
|
(c) Haldón E.; Nicasio M. C.; Pérez P. J. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 9528.
doi: 10.1039/C5OB01457C |
|
(d) Uchida T.; Katsuki T. Chem. Rec. 2014, 14, 117.
doi: 10.1002/tcr.v14.1 |
|
(e) Frost J. R.; Pearson C. M.; Snaddon T. N.; Booth R. A.; Turner R. M.; Gold J.; Shaw D. M.; Gaunt M. J.; Ley S. V. Chem. Eur. J. 2015, 21, 13261.
doi: 10.1002/chem.v21.38 |
|
[8] |
(a) Shibatomi K.; Soga Y.; Narayama A.; Fujisawa I.; Iwasa S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9836.
doi: 10.1021/ja304806j pmid: 29160074 |
(b) Bosmani A.; Pujari S. A.; Besnard C.; Guénée L.; Poblador-Bahamonde A. I.; Lacour J. Chem. Eur. J. 2017, 23, 8678.
doi: 10.1002/chem.v23.36 pmid: 29160074 |
|
(c) Fernández-Valparis J.; Romea P.; Urpí F.; Font-Bardia M. Org. Lett. 2017, 19, 6400.
doi: 10.1021/acs.orglett.7b03255 pmid: 29160074 |
|
[9] |
(a) Ding P.-G.; Hu X.-S.; Zhou F.; Zhou J. Org. Chem. Front. 2018, 5, 1542.
doi: 10.1039/C8QO00138C |
(b) Ge L.; Chiou M.-F.; Li Y.; Bao H. Green Synth. Catal. 2020, 1, 86.
|
|
(c) Wei F.; Yu X.; Xiao Q. Chin. J. Org. Chem. 2023, 43, 1365. (in Chinese)
doi: 10.6023/cjoc202209022 |
|
( 魏芳, 余鑫, 肖强, 有机化学, 2023, 43, 1365.)
doi: 10.6023/cjoc202209022 |
|
[10] |
Liu Z.; Liao P.; Bi X. Org. Lett. 2014, 16, 3668.
doi: 10.1021/ol501661k |
[11] |
(a) Wang Y.-F.; Toh K. K.; Ng E. P. J.; Chiba S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6411.
doi: 10.1021/ja200879w |
(b) Wang Y.-F.; Toh K. K.; Lee J.-Y.; Chiba S. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 5927.
doi: 10.1002/anie.v50.26 |
|
(c) Jung N.; Bräse S. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12169.
doi: 10.1002/anie.v51.49 |
|
(d) Xuan J.; Xia X.-D.; Zeng T.-T.; Feng Z.-J.; Chen J.-R.; Lu L.-Q.; Xiao W.-J. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 5653.
doi: 10.1002/anie.v53.22 |
|
(e) Farney E. P.; Yoon T. P. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 793.
doi: 10.1002/anie.v53.3 |
|
(f) Hu B.; DiMagno S. G. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 3844.
doi: 10.1039/C5OB00099H |
|
(g) Hayashi H.; Kaga A.; Chiba S. J. Org. Chem. 2017, 82, 11981.
doi: 10.1021/acs.joc.7b02455 |
|
(h) Ning Y.; Ji Q.; Liao P.; Anderson E. A.; Bi X. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 13805.
doi: 10.1002/anie.v56.44 |
|
(i) Ning Y.; Zhao X.-F.; Wu Y.-B.; Bi X. Org. Lett. 2017, 19, 6240.
doi: 10.1021/acs.orglett.7b03204 |
|
(j) Kanchupalli V.; Katukojvala S.; Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 5433.
doi: 10.1002/anie.v57.19 |
|
(k) Zhong Z.; Xiao Z.; Liu X.; Cao W.; Feng X. Chem. Sci. 2020, 11, 11492. Also see ref. 2f.
doi: 10.1039/D0SC03776A |
|
[12] |
(a) Gu P.; Su Y.; Wu X. P.; Sun J.; Liu W.; Xue P.; Li R. Org. Lett. 2012, 14, 2246.
doi: 10.1021/ol3006437 |
(b) López E.; López L. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 5121.
doi: 10.1002/anie.v56.18 |
|
[13] |
Thirupathi N.; Wei F.; Tung C.-H.; Xu Z. Nat. Commun. 2019, 10, 3158.
doi: 10.1038/s41467-019-11134-8 pmid: 31320649 |
[14] |
Nakanishi T.; Kikuchi J.; Kaga A.; Chiba S.; Terada M. Chem. Eur. J. 2020, 26, 8230.
doi: 10.1002/chem.v26.37 |
[15] |
Chowdari N. S.; Ahmad M.; Albertshofer K.; Tanaka F.; Barbas C. F. Org. Lett. 2006, 8, 2839.
pmid: 16774270 |
[16] |
Martínez-Castañeda Á.; Kędziora K.; Lavandera I.; Rodríguez- Solla H.; Concellón C.; Amo V. Chem. Commun. 2014, 50, 2598.
doi: 10.1039/c3cc49371g |
[17] |
McNulty J.; Zepeda-Velázquez C. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 8450.
doi: 10.1002/anie.v53.32 |
[18] |
(a) Weidner K.; Sun Z.; Kumagai N.; Shibasaki M. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 6236.
doi: 10.1002/anie.v54.21 |
(b) Sun Z.; Weidner K.; Kumagai N.; Shibasaki M. Chem. Eur. J. 2015, 21, 17574.
doi: 10.1002/chem.v21.49 |
|
(c) Noda H.; Amemiya F.; Weidner K.; Kumagai N.; Shibasaki M. Chem. Sci. 2017, 8, 3260.
doi: 10.1039/C7SC00330G |
|
[19] |
Okumuş S.; Tanyeli C.; Demir A. S. Tetrahedron Lett. 2014, 55, 4302.
doi: 10.1016/j.tetlet.2014.06.018 |
[20] |
Ye X.; Pan Y.; Yang X. Chem. Commun. 2020, 56, 98.
doi: 10.1039/C9CC08000G |
[21] |
Karahan S.; Tanyeli C. Org. Biomol. Chem. 2020, 18, 479.
doi: 10.1039/c9ob02208b pmid: 31845945 |
[22] |
Ding P.-G.; Zhou F.; Wang X.; Zhao Q.-H.; Yu J.-S.; Zhou J. Chem. Sci. 2020, 11, 3852.
doi: 10.1039/D0SC00475H |
[23] |
Ding P.-G.; Hu X.-S.; Yu J.-S.; Zhou J. Org. Lett. 2020, 22, 8578.
doi: 10.1021/acs.orglett.0c03178 |
[24] |
For a review: (a) Wang C.; Zhou F.; Zhou J. Chin. J. Org. Chem. 2020, 40, 3065. (in Chinese)
doi: 10.6023/cjoc202005020 pmid: 31117717 |
王才, 周锋, 周剑, 有机化学, 2020, 40, 3065.)
pmid: 31117717 |
|
For selected examples: (b) Meng J.; Fokin V. V.; Finn M. G. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 4543.
doi: 10.1016/j.tetlet.2005.05.019 pmid: 31117717 |
|
(c) Alexander J. R.; Ott A. A.; Liu E.-C.; Topczewski J. J. Org. Lett. 2019, 21, 4355.
doi: 10.1021/acs.orglett.9b01556 pmid: 31117717 |
|
(d) Liu E.-C.; Topczewski J. J. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 5135.
doi: 10.1021/jacs.9b01091 pmid: 31117717 |
|
[25] |
Yang X.; Birman V. B. Chem. Eur. J. 2011, 17, 11296.
doi: 10.1002/chem.v17.40 |
[26] |
Ott A. A.; Goshey C. S.; Topczewski J. J. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 7737.
doi: 10.1021/jacs.7b04203 |
[27] |
Ye P.; Feng A.; Wang L.; Cao M.; Zhu R.; Liu L. Nat. Commun. 2022, 13, 1621.
doi: 10.1038/s41467-022-29319-z |
[28] |
Gong Y.; Wang C.; Zhou F.; Liao K.; Wang X.-Y.; Sun Y.; Zhang Y.-X.; Tu Z.; Wang X.; Zhou J. Angew. Chem., Int. Ed. 2023, 62, e202301470.
doi: 10.1002/anie.v62.18 |
[29] |
(a) Zhu R.-Y.; Chen L.; Hu X.-S.; Zhou F.; Zhou J. Chem. Sci. 2020, 11, 97.
doi: 10.1039/C9SC04938J |
(b) Liao K.; Gong Y.; Zhu R.-Y.; Wang C.; Zhou F.; Zhou J. Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 8488.
doi: 10.1002/anie.v60.15 |
|
[30] |
(a) Zhdankin V. V. Hypervalent Iodine Chemistry: Preparation, Structure and Synthetic Application of Polyvalent Iodine Compounds, John Wiley & Sons Ltd., New York, 2014.
pmid: 26861673 |
(b) Yoshimura A.; Zhdankin V. V. Chem. Rev. 2016, 116, 3328.
doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00547 pmid: 26861673 |
|
[31] |
(a) Simonet-Davin R.; Waser J. Synthesis 2023, 55, 1652.
doi: 10.1055/a-1966-4974 |
(b) Mironova I. A.; Kirsch S. F.; Zhdankin V. V.; Yoshimura A.; Yusubov M. S. Eur. J. Org. Chem. 2022, 2022, e202200754.
doi: 10.1002/ejoc.v2022.34 |
|
[32] |
Deng Q.-H.; Bleith T.; Wadepohl H.; Gade L. H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5356.
doi: 10.1021/ja402082p |
[33] |
Wang C.-J.; Sun J.; Zhou W.; Xue J.; Ren B.-T.; Zhang G.-Y.; Mei Y.-L.; Deng Q.-H. Org. Lett. 2019, 21, 7315.
doi: 10.1021/acs.orglett.9b02604 |
[34] |
Lin C.-Z.; Jiang L.-F.; Zhang G.-Y.; Zhou F.-S.; Wu S.-H.; Jing C.; Deng Q.-H. Chem. Commun. 2023, 59, 7831.
doi: 10.1039/D3CC01438J |
[35] |
Chen Y.-X.; Huo T.; Yin Q.; Jiang L.-F.; Cheng X.; Ma H.-X.; Jiang Y.-X.; Sun M.-Z.; Deng Q.-H. Org. Lett. 2023, 25, 2739.
doi: 10.1021/acs.orglett.3c01005 |
[36] |
He C.; Wu Z.; Zhou Y.; Cao W.; Feng X. Org. Chem. Front. 2022, 9, 703.
doi: 10.1039/D1QO01634B |
[37] |
Tiffner M.; Stockhammer L.; Schörgenhumer J.; Röser K.; Waser M. Molecules 2018, 23, 1142.
doi: 10.3390/molecules23051142 |
[38] |
Examples for constructing of α-chiral secondary azides using NaN3: (a) Taylor M. S.; Zalatan D. N.; Lerchner A. M.; Jacobsen E. N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1313.
doi: 10.1021/ja044999s pmid: 15669872 |
(b) Huang X.; Bergsten T. M.; Groves J. T. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 5300.
doi: 10.1021/jacs.5b01983 pmid: 15669872 |
|
[39] |
Gomes R. S.; Corey E. J. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 20058.
doi: 10.1021/jacs.9b12315 |
[40] |
Zhang X.; Ren J.; Tan S. M.; Tan D.; Lee R.; Tan C.-H. Science 2019, 363, 400.
doi: 10.1126/science.aau7797 pmid: 30679372 |
[41] |
Ren J.; Ban X.; Zhang X.; Tan S. M.; Lee R.; Tan C.-H. Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 9055.
doi: 10.1002/anie.v59.23 |
[42] |
Uyanik M.; Sahara N.; Tsukahara M.; Hattori Y.; Ishihara K. Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 17110.
doi: 10.1002/anie.v59.39 |
[43] |
Cao M.; Wang H.; Ma Y.; Tung C.-H.; Liu L. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 15383.
doi: 10.1021/jacs.2c07089 |
[44] |
Wu J.-F.; Wan N.-W.; Li Y.-N.; Wang Q.-P.; Cui B.-D.; Han W.-Y.; Chen Y.-Z. iScience 2021, 24, 102883.
doi: 10.1016/j.isci.2021.102883 |
[45] |
Zhou P.; Lin L.; Chen L.; Zhong X.; Liu X.; Feng X. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 13414.
doi: 10.1021/jacs.7b06029 |
[46] |
Seidl F. J.; Min C.; Lopez J. A.; Burns N. Z. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 15646.
doi: 10.1021/jacs.8b10799 |
[47] |
Wu L.; Zhang Z.; Wu D.; Wang F.; Chen P.; Lin Z.; Liu G. Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 6997.
doi: 10.1002/anie.v60.13 |
[48] |
Liu W.; Pu M.; He J.; Zhang T.; Dong S.; Liu X.; Wu Y.-D.; Feng X. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 11856.
doi: 10.1021/jacs.1c05881 |
[1] | 朱仁义, 廖奎, 余金生, 周剑. P-手性膦氧化物的不对称催化合成研究进展[J]. 化学学报, 2020, 78(3): 193-216. |
[2] | 张春红, 张弘, 魏爱琳, 何旭敏, 夏海平. 由钌杂s-顺丁二烯化合物合成钌杂多环配合物的研究[J]. 化学学报, 2013, 71(10): 1373-1378. |
[3] | 袁华, 曹晨忠, 高硕. 拓扑量子方法及其在含C=O和N=O化合物性能估算中的应用[J]. 化学学报, 2010, 68(20): 2091-2098. |
[4] | 曹志娟, 刘彩云, 卢建忠. 化学发光新技术的研究——外参比校正法识别生物样品中的叠氮化钠[J]. 化学学报, 2004, 62(8): 794-798. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||