解锁anion-π催化

一个新的领域总是令人兴奋。更重要的是当它是基于一种明显的“新”非共价相互作用。Anion-π互动一直是争议——尽管有些争议,但近年来,实验证据的功能建立了舞台,我们可以合理地相信他们是真实的。¹

与广泛接受cation-π交互,富电子芳香系统稳定阳离子,阴离子的稳定(π-acidic)芳香缺电子的表面是一个很少利用的现象。Stefan Matile以外的工作和他的团队在日内瓦大学,瑞士,合理应用在催化是迄今未知。

团队的早期作品集中在利用这些“外来”交互复杂的功能材料,使用光来生成化学或电能。最近,他们已经开始调查在anion-π催化中的应用。2013年,他们发现,高度缺电子芳香表面可以稳定阴离子坎普消除的过渡状态²——一个非常无用的合成反应,但基本在研究有机机制。团队已经表明π-acidic芳香系统能有效地催化不对称iminium-nitroaldol级联反应,形成环己烷与五个连续的手性中心(图1)。³

团队准备了一个多功能napthalenediimide (NDI)派生的催化剂,组成的一个organocatalytic脯氨酸组件激活enal共轭加成;trans-cyclohexyldiamine作为刚性支架确保基质表面接近π-acidic NDI举行;的nitronate-stabilising NDIπ-acidic表面本身;和叔胺基反应性是至关重要的(图2)。

使用这个初始催化剂,团队可以形成环己烷产品diasterioisomers的混合物。使用硝基苯作为溶剂给最好的结果:90%的收益率,63:19:18非对映的比例,58%的对映体过量的主要的非对映异构体。团队建议硝基苯的电子缺陷性质(相对于其它芳香族溶剂甲苯和苯等)提高π-acidity NDI表面通过π-stacking交互。

修改取代基的外围NDI,研究者与增加π-acidity生成一系列的催化剂,直接与利率的反应和立体选择性。这强烈表明,催化anion-π互动起到了很重要的作用。增加周边的空间体积进一步提高选择性,放弃对映体过度到70%。

使用硝基苯作为溶剂,团队这个系统使用1与结果相比,4-diazabicyclo[2.2.2]辛烷(DABCO)为基础,加上proline-derived organocatalyst开发的卡尔·安加Jørgensen丹麦奥尔胡斯大学的Yujiro Hayashi日本东京大学的科学和技术。虽然π-acidic NDI出来上在这种情况下,经典的系统确实给高立体选择性CH₂Cl₂。说,Matile集团的催化剂并实现最佳非对映的比迄今报告(69:12:19)。

这些系统不太可能很快会发现许多综合有用的应用程序,但谁知道未来会是个什么样子。这不是一个巨大的飞跃,想象的稳定阴离子四面体中间体在许多常见的反应,但它可以很有趣的如果调制金属的反应或反应中间体metal-catalysed反应在这些表面的距离是可能的。无论催化的进展,这些迷人的anion-π交互理解和调制的增加有助于对Matile终极目标的日益复杂和功能多组分系统的构建。