近日，西北農林科技大學化學與藥學院謝衛青教授團隊在過渡金屬不對稱催化領域取得重要突破，相關研究成果以題為"Cp*Ir(III) Catalyzed Asymmetric Tandem Intramolecular Aziridina-tion/Aza-Semipinacol Rearrangement of Alkenyl 1,4,2-Dioxazol-5-one"在線發表《ACS Catalysis》上。該研究首次報道了銥催化的不對稱串聯氮雜環丙烷化/氮雜半頻哪醇重排反應，成功實現了含季碳立體中心的雙環內酰胺類化合物的高效、高對映選擇性合成。通過手性配體的精準調控，該反應展現出優異的立體控制能力，為復雜天然產物及藥物分子的結構修飾與合成提供了新策略。

氮雜半頻哪醇重排反應（Aza-semipinacol rearrangement）通過氮β-位碳正離子的形成及隨后的α-位取代基1,2-遷移過程，已成為構建季碳立體中心的重要策略。然而，該反應的不對稱催化研究仍處于起步階段，相關報道極為有限。近年來，金屬氮賓化學的發展為這一領域注入了新的活力。例如，銠催化的苯乙烯基疊氮環異構化反應雖取得一定進展，但仍存在底物范圍狹窄、對映選擇性控制尚未實現等顯著局限性（圖1）。在此背景下，如何發展高效的手性催化體系，實現氮雜半頻哪醇重排反應的立體選擇性調控，特別是用于構建含季碳中心的手性雙環骨架，仍是當前有機合成領域亟待解決的關鍵科學難題。

該課題組發展了Cp*Ir(III)催化烯基1,4,2-二惡唑-5-酮的不對稱串聯分子內氮雜環丙烷化/氮雜半頻哪醇重排反應（圖2），以易制備的烯基二惡唑酮為原料，高效構建含季碳立體中心的雙環氮雜環骨架。經系統篩選發現，2,4,6-三甲基苯基乙酰基修飾的手性苯基(吡啶-2-基)甲胺配體可誘導最優的對映選擇性（高達98% ee），為環戊[b]吡啶-2-酮類化合物的精準合成提供了普適性方案。機理研究表明，該反應經歷Ir-酰基氮烯中間體形成、分子內氮雜環丙烷化及隨后的氮雜半頻哪醇重排三個關鍵步驟，DFT計算為這一反應路徑提供了理論支持。

化學與藥學院2024級博士研究生武夢博、化學與藥學院講師許元真和北京生命科學研究所博士研究生白松霖為本論文共同第一作者。閆嘉航副教授、齊湘兵研究員（北京生命科學研究所）和謝衛青教授為共同通訊作者。

該研究工作得到了國家自然科學基金(基金號: 22171229, 22371231)、陜西省創新能力支撐計劃(項目編號：2024RS-CXTD-67)和國家重點研發計劃專項(編號: 2022YFD1600100)的資助，同時也得到了西北農林科技大學的資助。

相關論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.5c01566

謝衛青教授課題組網頁：

http://www.groupxie.com