手性钳形锰络合物催化的酮的高效不对称氢化

以廉价金属为催化活性中心，替代目前在合成反应中广泛应用但价格昂贵的稀有贵金属催化剂，是实现绿色催化合成和可持续发展的一个重要方向。手性醇类化合物结构多样，在化学和制药工业中应用广泛，通过酮的不对称氢化反应是合成手性醇的主要方法，但目前为止，此类反应的催化剂多为手性钌、铱或者铑等贵金属络合物，其中最具里程碑意义的工作包括2001年诺贝尔化学奖获得者Noyori教授发展的双膦双胺RuCl₂络合物以及南开大学周其林教授发展的Pincer型Ir(I)络合物（图1）。

图1. 酮的不对称氢化反应合成手性醇

尽管近年来手性廉价金属包括铜、镍、铁、钴或锰等络合物催化的酮的不对称氢化反应研究取得了一些进展，但是这些催化剂的活性和对映选择性，依然无法与上述贵金属催化剂相比，因此如何通过手性配体的结构设计和优化，精细调节催化反应中心的电子和立体化学环境，实现廉价金属催化体系在酮类化合物不对称氢化反应中的高效率是一个值得深入探索的课题。中国科学院上海有机化学研究所的丁奎岭院士研究团队长期致力于手性配体的开发和高效协同催化体系的研究。最近，他们报道了一类新型的结构可调PNN型三齿手性配体及其相应的锰(I)络合物，发现这类手性锰催化剂在酮的不对称氢化反应中，表现出优秀的反应活性、优良的对映选择性（85-98% ee）和良好的官能团兼容性，特别是催化剂转化数TON最高可达9800，是目前手性廉价金属催化体系中效率最高的。同时该催化体系具有非常广泛的底物适用范围（图2），在尝试的81种芳基烷基酮、苯并环状酮和二芳基酮等多种类型的底物均可顺利转化，还可应用于多种药物分子关键手性中间体的不对称氢化合成，表现出良好的发展潜力。

图2. 手性锰催化剂用于酮的不对称氢化反应

一系列对比实验和反应机理的初步研究表明，手性配体中的N-H官能团对反应的催化活性和对映选择性控制均起到了至关重要的作用（图3），推测反应过程可能是通过配体中的N-H官能团和锰-氢单元以outer-sphere活化模式与酮羰基发生相互作用，从而以协同催化方式进行氢化原。

图3. 对比实验和反应机理研究

Lutidine-Based Chiral Pincer Mn Catalysts for Enantioselective Hydrogenation of Ketones

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201814751