催化学报 ›› 2026, Vol. 88: 468-477.DOI: 10.1016/S1872-2067(26)65117-0

• 论文 • 上一篇    下一篇

非血红素锰配合物催化的缺电子烯烃仿生不对称顺式羟基叠氮化反应

Vladimir I. Kurganskiia, Dmitry P. Lubova, Alexander G. Medvedevb, 王瑞虎c, Konstantin P. Bryliakova,*()   

  1. a 俄罗斯科学院泽林斯基有机化学研究所, 莫斯科, 俄罗斯
    b 俄罗斯科学院库尔纳科夫普通与无机化学研究所, 莫斯科, 俄罗斯
    c 河北工业大学化工学院, 功能高分子河北省重点实验室, 天津 300130, 中国
  • 收稿日期:2026-02-20 接受日期:2026-03-22 出版日期:2026-09-18 发布日期:2026-09-05
  • 通讯作者: *电子信箱: bryliakov@ioc.ac.ru (K. P. Bryliakov).

Bioinspired asymmetric syn-hydroxyazidation of electron-deficient olefins in the presence of nonheme Mn complexes

Vladimir I. Kurganskiia, Dmitry P. Lubova, Alexander G. Medvedevb, Ruihu Wangc, Konstantin P. Bryliakova,*()   

  1. a Zelinsky Institute of Organic Chemistry RAS, Leninsky Pr. 47, Moscow 119991, Russia
    b Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry RAS, Leninsky Pr. 31, Moscow 119991, Russia
    c Hebei Key Laboratory of Functional Polymer, School of Chemical Engineering and Technology, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China
  • Received:2026-02-20 Accepted:2026-03-22 Online:2026-09-18 Published:2026-09-05

摘要:

β-叠氮基醇及其衍生的邻位羟基叠氮化物是合成生物活性分子、药物前体以及点击化学相关功能材料的重要中间体, 尤其在抗肿瘤药物紫杉醇的合成中发挥关键作用. 然而, 目前尚缺乏能够一步实现烯烃区域选择性及对映选择性顺式羟基叠氮化的高效化学催化方法. 已有策略多采用不对称环氧化后再经开环的两步路线, 或依赖底物范围受限的酶催化途径.
近年来, 非血红素手性双氨基双吡啶甲基锰配合物因其在仿生氧化催化中的优异表现而备受关注, 能够介导C=C基团与过氧化氢(H2O2)的各种高度对映选择性转化, 如环氧化、顺-1,2-二羟基化和顺-1,2-羟基酰氧基化. 基于此, 本研究探索了该类锰配合物在对缺电子烯烃的直接顺式羟基叠氮化反应中的应用. 实验结果表明, 以一系列非血红素锰配合物为催化剂、H2O2为末端氧化剂、叠氮化三甲基硅烷为叠氮源, α,β-不饱和羰基化合物可顺利转化为相应的邻位顺羟基叠氮化物, 对映选择性高达96% ee, 且表现出良好的区域选择性. 反应过程中, 目标产物与环氧化副产物存在竞争生成关系. 通过增大催化剂骨架的空间位阻或增强其给电子能力, 可有效促进叠氮基回弹路径、抑制环氧闭环副反应, 从而提升目标产物的选择性.机理研究表明, 反应可能经由活性物种(N₃)Mnᵛ=O对碳碳双键的亲电进攻启动, 生成由苄位共轭效应稳定化的缺电子中间体; 该中间体随后经历区域及立体选择性的叠氮基回弹, 最终形成顺式加成产物. 这一历程与Rieske双加氧酶催化烯烃顺式双羟基化的机制在概念上高度一致.
本研究首次实现了非酶催化条件下烯烃的高对映选择性顺式羟基叠氮化反应, 揭示了非血红素锰配合物在过氧化氢氧化体系中一种全新的催化反应模式, 深化了对仿生金属氧活性物种亲电进攻与叠氮转移行为的认识. 该催化策略为β-叠氮基醇类化合物的简洁合成提供了有效手段, 在精细化工及药物化学领域具有潜在应用价值.

关键词: 不对称催化, 叠氮醇, 仿生化学, 过氧化氢, 顺位添加, 锰, 机理

Abstract:

Previously, chiral bis-amino-bis-pyridylmethyl and structurally related Mn complexes have been reported to mediate a variety of highly enantioselective biomimetic oxidative transformations of C=C groups with hydrogen peroxide, such as epoxidations, syn-1,2-dihydroxylations, and syn-1,2-hydroxy acyloxylations. Herein, we present one more facet of their versatile catalytic reactivity which enables the enantioselective conversion of olefinic substrates to the corresponding vicinal syn-hydroxy azides in up to 96% ee. The data collected here provide evidence in favor of the direct regio- and enantioselective vicinal syn-hydroxyazidation of the substrate, using H2O2 as terminal oxidant and TMSN3 as an azide source. Such reactivity is conceptually similar to that of Rieske dioxygenases, capable of adding two cis-substituents to the C=C group in a syn-selective fashion. The bioinspired catalyst systems discussed herein provide facile access to a variety of enantiomerically enriched 1,2,3-trifunctionalized compounds, featuring both syn and anti 2,3-hydroxy azide moieties.

Key words: Asymmetric catalysis, Azidoalcohols, Biomimetic chemistry, Hydrogen peroxide, Syn-addition, Manganese, Mechanism