CJC | Concise Report-復旦大學陸平團隊：Luche-類型不對稱還原構建多取代張力碳環

Concise Report

Construction of Multi-Substituted Strained Carbocycles Enabled by Enantioselective Reduction with Sodium Borohydride

Shaowei Wang and Ping Lu*

The stereoselective reduction of strained molecules and subsequent synthetic transformations provide an efficient strategy to access multi-substituted carbocycles. These carbocycles are important structural skeletons in natural products and bioactive molecules. We report here a Luche-type enantioselective reduction of cyclobutenones and strained-ring fused cyclic imides. This process utilizes the catalysis of Sc?N,N’-dioxide ligand complex and NaBH4 as reductant. Moreover, the developed methodology is applicable to the strained olefins, which are not tolerated under metal hydride conditions.

Enantioselective reduction | Cyclic imide | Desymmetrization | Scandium | Strained molecules

Luche-類型不對稱還原構建多取代張力碳環

張力碳環是一類具有獨特空間結構的高張力化合物，如含有多個立體中心的環丙烷及環丁烷是許多天然產物及活性分子的核心骨架。近年來，復旦大學的陸平團隊發展了一系列不對稱合成多取代四元環類化合物的方法（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 12691; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202400515; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202318126; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202218008; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4609）。

合成多取代張力碳環類分子的關鍵在于如何高立體選擇性的引入多個手性中心（Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 4631; Org. Chem. Front. 2018, 5, 254）。在小環化合物相對緊密的剛性結構中，各取代基之間的空間位阻效應往往會導致立體選擇性不佳，而三元環及四元環化合物在反應體系中也經常伴隨由環張力釋放驅動的開環過程（Chem. Rev. 2021, 121, 140; Chem. Rev. 2021,121, 264）。因此，發展一種模塊化構建多取代張力碳環的不對稱合成策略具有重要研究價值。

不對稱還原是一種合成手性羥基類化合物的常用方法，經典的不對稱還原策略包括Corey-Bakshi-Shibata（CBS）還原以及過渡金屬催化的不對稱氫化等。最近，陸平團隊報道了一種環丁烯酮及四元并環酰亞胺類化合物的不對稱Luche型還原反應，通過還原產物的后續合成轉化實現多取代張力碳環的高效構建（圖1）。在馮小明院士團隊發展的Sc(OTf)3及手性N,N’-二氧化物配體（Feng配體）作為催化劑，NaBH4作為還原劑的基礎上（Org. Lett. 2012, 14, 5134；Chem. Eur. J. 2014, 20, 13482），通過配體結構修飾，成功地以高對映及高化學選擇性實現了環丁烯酮的不對稱1,2-還原。手性環丁烯醇產物經衍生化反應，獲得一系列不同構型的多取代環丁烷化合物。同時，該還原體系可應用于四元并環的酰亞胺去對稱化過程。通過進一步的還原開環，成功得到一系列順式相鄰二取代的張力碳環類產物。相較于經典的還原策略，該不對稱Luche型還原能夠避免張力環發生開環反應，對張力烯烴結構表現出良好的兼容性，且廣泛適用于多種底物類型。

圖1 NaBH4不對稱還原構建多取代張力碳環

上述研究結果作為Concise Report發表于Chin. J. Chem. 2025, 43, 3610–3616. DOI: 10.1002/cjoc.70300。該項工作得到了國家自然科學基金委的資助。

認識本文的作者們

Left to Right: Ping Lu, Shaowei Wang

陸平教授簡介

復旦大學化學系

陸平，2004年本科畢業于中國科學技術大學，2009年在中國科學院上海有機化學研究所獲得博士學位，2010年起，先后在德國慕尼黑工業大學以及美國加州大學圣巴巴拉分校從事博士后研究工作。2016年6月入職復旦大學化學系。陸平課題組研究興趣為張力環分子的立體選擇性構建及相關活性化合物的合成。