有機疊氮化合物在合成化學(xué)中是一類重要的合成砌塊，特別是結(jié)合了金屬催化的“click反應(yīng)”之后，其可被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)生物學(xué)、材料科學(xué)、藥物研究等領(lǐng)域。其中的一類a-羰基疊氮化合物因其同時含有羰基及疊氮基等重要官能團，是合成含氮雜環(huán)及a-氨基酮（醇）的重要中間體；同時，研究發(fā)現(xiàn)其本身也具有一定的生物活性（Scheme 1a）。因此，該類化合物的合成，特別是通過不對稱催化方法來合成自然吸引了合成化學(xué)工作者極大的研究興趣。目前為止合成手性a-羰基疊氮化合物，文獻中已報道的方法學(xué)主要有（a）不對稱親電疊氮化；（b）氧化條件下的不對稱親核疊氮化；（c）不對稱親鹵親核取代反應(yīng)（SN2X）；（d）不對稱自由基反應(yīng)等（Scheme 1b）。通過這些已報道的文獻，我們發(fā)現(xiàn)其構(gòu)建的手性產(chǎn)物主要局限為a-位雜季碳手性中心的羰基疊氮化物，目前為止尚未有通過不對稱疊氮化方法來直接構(gòu)建a-位雜叔碳手性中心的相關(guān)羰基疊氮衍生物的文獻報道。這種不足之處的主要問題在于（1）當(dāng)手性中心含有吸電子性質(zhì)的羰基與疊氮基時，手性中心的C-H鍵酸性變強，此時產(chǎn)物將對堿性反應(yīng)條件十分敏感，易通過烯醇互變異構(gòu)而消旋化或分解；（2）若利用文獻中報道的其他方法，比如，通過氧化條件下的不對稱親核疊氮化合成時，反應(yīng)的化學(xué)選擇性將難以控制，極易生成非手性的雙疊氮化副產(chǎn)物；（3）由于存在潛在的背景反應(yīng)，反應(yīng)過程中的立體選擇性調(diào)控將更具挑戰(zhàn)。基于此，如何建立溫和的反應(yīng)條件是通過不對稱疊氮化合成a-位含雜叔碳手性中心的羰基疊氮衍生物的基礎(chǔ)與前提。
過渡金屬催化的金屬卡賓對極性H-X鍵的不對稱插入反應(yīng)是有機合成中一種構(gòu)建雜叔碳手性中心的強有力的方法，但該類方法目前仍無法適用于對H-N3的不對稱插入反應(yīng)（Scheme 1c）。郭文崗博士和孫建偉教授課題組合作通過利用氧化硫葉立德的不對稱疊氮化反應(yīng)實現(xiàn)了構(gòu)建含a-雜叔碳手性中心的羰基疊氮化合物，利用Jacobsen方酸酰胺作為有機催化劑，苯甲酸作為質(zhì)子源，TMSN3作為疊氮源，實現(xiàn)了該類產(chǎn)物的不對稱催化合成，反應(yīng)反應(yīng)條件溫和，所獲得的產(chǎn)物絕大部分具有優(yōu)異的對映體選擇性和良好的分離收率。經(jīng)過詳細的機理研究，該反應(yīng)體系具有以下特征：
1.催化劑方酸酰胺的兩個NH鍵對底物活化和立體選擇性至關(guān)重要，核磁滴定實驗證明底物與催化劑之間存在著強烈的氫鍵相互作用，且該相互作用是可逆的。
2.反應(yīng)機理仍為動態(tài)動力學(xué)拆分，C-N3鍵的生成既是決速步又是對映體選擇性決定步，質(zhì)子源添加劑和TMSN3的相互反應(yīng)僅用于原位產(chǎn)生HN3，其不參與底物活化或參與對映體選擇決定步，該機理同時得到DFT計算結(jié)果的支持。
3.氧化硫葉立德可被稀HCl質(zhì)子化，利用核磁可首次觀察到該類硫鎓鹽，但該硫鎓鹽與NaN3相互作用產(chǎn)生HN3和重新生成氧化硫葉立德，進一步間接佐證了質(zhì)子化過程的可逆性；
4.在以上機理研究結(jié)果導(dǎo)向下本反應(yīng)可以使用稀鹽酸和NaN3作為更加廉價的質(zhì)子和疊氮源，反應(yīng)產(chǎn)物的對映體選擇性基本保持不變。
該研究成果最近發(fā)表于Chemical Science，郭文崗博士為第一作者和通訊作者。此論文為郭文崗博士2021年4月入職我校以來在我校認定的化學(xué)類高水平期刊上以常州大學(xué)為第一單位發(fā)表的第二篇研究論文。
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