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α-手性双环[1.1.1]戊烷的直接催化不对称合成。

Direct catalytic asymmetric synthesis of α-chiral bicyclo[1.1.1]pentanes.

机构信息

Chemistry Research Laboratory, 12 Mansfield Road, Oxford, OX1 3TA, UK.

Pfizer Medicine Design, Eastern Point Road, Groton, CT 06340, USA.

出版信息

Nat Commun. 2021 Mar 12;12(1):1644. doi: 10.1038/s41467-021-21936-4.

DOI:10.1038/s41467-021-21936-4
PMID:33712595
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7955048/
Abstract

Bicyclo[1.1.1]pentanes (BCPs) are important motifs in contemporary drug design as linear spacer units that improve pharmacokinetic profiles. The synthesis of BCPs featuring adjacent stereocenters is highly challenging, but desirable due to the fundamental importance of 3D chemical space in medicinal chemistry. Current methods to access these high-value chiral molecules typically involve transformations of pre-formed BCPs, and can display limitations in substrate scope. Here we describe an approach to synthesize α-chiral BCPs involving the direct, asymmetric addition of simple aldehydes to [1.1.1]propellane, the predominant BCP precursor. This is achieved by combining a photocatalyst and an organocatalyst to generate a chiral α-iminyl radical cation intermediate, which installs a stereocenter simultaneously with ring-opening of [1.1.1]propellane. The reaction proceeds under mild conditions, displays broad scope, and provides an array of α-chiral BCPs in high yield and enantioselectivity. We also present a theoretical model for stereoinduction in this mode of photoredox organocatalysis.

摘要

双环[1.1.1]戊烷(BCPs)作为线性间隔单元在当代药物设计中非常重要,可改善药物动力学特性。具有相邻手性中心的 BCPs 的合成极具挑战性,但由于 3D 化学空间在药物化学中的基础重要性,因此非常需要合成。目前获得这些高价值手性分子的方法通常涉及预形成的 BCP 的转化,并且在底物范围上可能存在限制。在这里,我们描述了一种涉及简单醛的直接、不对称添加到[1.1.1]丙二烯的方法,[1.1.1]丙二烯是主要的 BCP 前体。这是通过将光催化剂和有机催化剂结合使用来实现的,生成手性的α-亚胺基自由基阳离子中间体,该中间体在[1.1.1]丙二烯开环的同时安装一个手性中心。该反应在温和条件下进行,具有广泛的范围,并以高产率和对映选择性提供了一系列的α-手性 BCP。我们还提出了这种光还原有机催化模式中立体诱导的理论模型。

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