Kupfer

Natur (2023)Diesen Artikel zitieren

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Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen sind in organischen Molekülen, einschließlich chiraler bioaktiver Verbindungen, weit verbreitet; Daher ist die Entwicklung von Methoden zu ihrem Aufbau bei gleichzeitiger Kontrolle der Stereoselektivität ein wichtiges Ziel in der Synthese. Die Williamson-Ethersynthese, über die erstmals 18501 berichtet wurde, ist der am weitesten verbreitete Ansatz zur Alkylierung eines Sauerstoffnukleophils, weist jedoch aufgrund ihres Reaktionsmechanismus (SN2-Weg) erhebliche Einschränkungen (Anwendungsbereich und Stereochemie) auf. Die Übergangsmetallkatalyse der Kupplung eines Sauerstoff-Nukleophils mit einem Alkyl-Elektrophil hat das Potenzial, diese Einschränkungen zu beseitigen, doch die bisherigen Fortschritte waren begrenzt2,3,4,5,6,7, insbesondere im Hinblick auf die Steuerung der Enantioselektivität. Hier stellen wir fest, dass ein leicht verfügbarer Kupferkatalysator eine Reihe enantiokonvergenter Substitutionsreaktionen von α-Halogenamiden, einer nützlichen Familie von Elektrophilen, durch Sauerstoffnukleophile erreichen kann; Die Reaktion verläuft unter milden Bedingungen in Gegenwart einer Vielzahl funktioneller Gruppen. Der Katalysator ist besonders effektiv, wenn es darum geht, enantiokonvergente Alkylierungen nicht nur von Sauerstoff-Nukleophilen, sondern auch von Stickstoff-Nukleophilen zu erreichen, was das Potenzial von Übergangsmetallkatalysatoren untermauert, eine Lösung für die zentrale Herausforderung der Erzielung enantioselektiver Alkylierungen von Heteroatom-Nukleophilen bereitzustellen.

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Die Daten, die die Ergebnisse dieser Studie stützen, sind im Artikel, seinen Zusatzinformationen (experimentelle Verfahren und Charakterisierungsdaten) und beim Cambridge Crystallographic Data Centre (https://www.ccdc.cam.ac.uk/structures; kristallographisch) verfügbar Die Daten sind unter den CCDC-Referenznummern CCDC 2192280–2192286 kostenlos verfügbar.

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Unterstützung kam von den National Institutes of Health (National Institute of General Medical Sciences, R01–GM109194 und R35–GM145315), dem Beckman Institute (Unterstützung für das Caltech Center for Catalysis and Chemical Synthesis, EPR Facility und X-ray Crystallography Facility). ), der Dow Next-Generation Educator Fund (Zuschuss an Caltech) und Boehringer-Ingelheim Pharmaceuticals. Wir danken R. Anderson, H. Cho, S. Munoz, PH Oyala, F. Schneck, MK Takase und X. Tong für Unterstützung und Diskussionen.

Abteilung für Chemie und Chemieingenieurwesen, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA

Caiyou Chen & Gregory C. Fu

Hochschule für Chemie und Molekularwissenschaften, Universität Wuhan, Wuhan, Volksrepublik China

Caiyou Chen

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CC führte alle Experimente durch. CC und GCF haben das Papier verfasst. Beide Autoren trugen zur Analyse und Interpretation der Ergebnisse bei.

Korrespondenz mit Gregory C. Fu.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Nature dankt den anonymen Gutachtern für ihren Beitrag zum Peer-Review dieser Arbeit.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

A. Kompatibilität funktioneller Gruppen. B. Andere Familien von Elektrophilen.

A. Erforschung eines radikalischen Zwischenprodukts. B. Synthese und katalytische Aktivität von Cu(LX*)(MeCN). C. DFT-Untersuchungen der Spindichte von Cu(LX*)(OPh): BP86-d3(BJ)/def2-TZVP/SMD(THF); Konturwerte von 0,048 bzw. 0,020 für N und K.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Chen, C., Fu, GC Kupferkatalysierte enantiokonvergente Alkylierung von Sauerstoffnukleophilen. Natur (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06001-y

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Eingegangen: 05. September 2022

Angenommen: 22. März 2023

Veröffentlicht: 30. März 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06001-y

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