중국과학원 상하이유기화학연구소의 You Shuli(遊書力) 연구팀은 금속이리듐 촉매제의 반응 특성을 이용하여 쉽게 구할 수 있는 Z-알릴에스테르 원료에서 착수하여 Z-올레핀을 함유한 키랄 화합물의 정밀 합성을 달성했다. 해당 연구는 새로운 비대칭 알릴기 치환반응 방식을 규명함으로써 Z-올레핀 구조 단위를 함유한 키랄분자의 범용적인 합성 전략을 제공하였다. 아울러 약물화학, 천연물 합성 등 분야에 응용될 전망이다. 해당 연구 성과는 국제학술지 “Science”에 온라인으로 게재되었다.

Z-올레핀은 유기분자의 기본 구조 단위이다. Z-올레핀을 함유하는 키랄 구조 단위는 천연물 및 생물학적 활성 분자에 널리 존재하며 효율적이고 정확한 합성 방법 개발은 중요한 의미가 있다. 전이금속 촉매의 비대칭 알릴 치환반응은 올레핀 구조 함유 키랄분자의 합성을 쉽게 달성할 수 있지만 높은 선택성을 가진 Z-올레핀 함유 키랄 생성물 획득은 매우 어렵다.

연구팀은 금속이리듐 촉매 알릴 치환반응의 메커니즘 연구에 기반하여 π-알릴이리듐 착화합물의 구성 전환이 상대적으로 느리고, Z-올레핀 기질에 의해 형성된 열역학적으로 불안정한 알릴이리듐 착화합물이 이성질화 발생 전에 친핵성 시약에 의해 포획됨으로써 이리듐에 의해 촉매되는 Z식 보존 비대칭 알릴기 치환반응을 달성할 수 있음을 발견했다. 연구팀은 Z-올레핀 기질과 인돌 프로키랄 친핵성 시약을 사용하여 Z식 보존 비대칭 알릴기 치환반응을 달성하였으며 높은 수율과 우수한 키랄성 제어로 단일 Z-올레핀 생성물을 획득했다.

또한, 핵자기공명 분광법과 고해상도 질량분석 실험을 통해 반응 메커니즘에 대한 심층 연구를 수행하여 금속 촉매 종과 중간체 전환 핵심 정보를 획득함으로써 이리듐 촉매 Z식 보존 비대칭 알릴 치환반응을 위한 이론적 근거를 제공했다.

올레핀 기질에서 생성된 열역학적으로 불안정한 π-알릴이리듐 착화합물은 이성질화 속도보다 훨씬 빠른 속도로 친핵성 시약에 의해 공격받는다. 이는 Z-올레핀 함유 키랄 생성물을 생성하는 반응의 핵심이다. 이러한 Z식 보존 비대칭 알릴기 치환반응 방식은 보편성이 양호하다. 이리듐 촉매제와 반응 조건을 적절하게 변경할 경우, 알디민 에스테르도 프로키랄 친핵성 시약이 되어 이리듐 촉매 Z식 보전 비대칭 알릴기 치환반응에 사용될 수 있으며 Z-올레핀 함유 키랄 아미노산 유도체의 고효율적인 합성 방법을 제공한다.

정보출처 : https://www.cas.cn/cm/202101/t20210126_4775812.shtml