二重電気触媒を用いることで、共役アルケンのエナンチオ選択的なヒドロシアノ化が可能になりました

Dual electrocatalysis enables enantioselective hydrocyanation of conjugated alkenes.

• Lu Song
• Niankai Fu
• Brian G Ernst
• Wai Hang Lee
• Michael O Frederick
• Robert A DiStasio
• Song Lin

抄録

キラルニトリルやその誘導体は、医薬品や生理活性化合物として広く利用されている。エナンチオ選択的アルケンヒドロシアノ化は、これらの分子を合成するための便利で効率的な方法である。しかし、広い基質範囲と高い官能基耐性を特徴とする一般的に適用可能な方法はまだ見つかっていません。ここでは、二重電気触媒を用いて、この長年の合成課題に取り組んでいる。この方法では、電気化学を利用して、コバルトを媒介とした水素原子移動反応と銅を媒介としたラジカルシアノ化反応をシームレスに組み合わせることで、化学量論的な酸化剤を必要とせずに、高いエナンチオ選択性を持つヒドロシアノ化反応を達成する。また、電気化学の特徴である精密な電位制御を利用して、困難な基質の化学選択性を最適化している。また、キラルな触媒が魅力的な非共有結合と反発的な非共有結合の組み合わせを与えることで、エナンチオ誘導の起源を明らかにした。この研究は、新しい化学空間にアクセスし、合成化学の重要な課題を解決するための電気化学の力を実証するものである。

Chiral nitriles and their derivatives are prevalent in pharmaceuticals and bioactive compounds. Enantioselective alkene hydrocyanation represents a convenient and efficient approach for synthesizing these molecules. However, a generally applicable method featuring a broad substrate scope and high functional group tolerance remains elusive. Here, we address this long-standing synthetic problem using dual electrocatalysis. Using this strategy, we leverage electrochemistry to seamlessly combine two canonical radical reactions-cobalt-mediated hydrogen-atom transfer and copper-promoted radical cyanation-to accomplish highly enantioselective hydrocyanation without the need for stoichiometric oxidants. We also harness electrochemistry's unique feature of precise potential control to optimize the chemoselectivity of challenging substrates. Computational analysis uncovers the origin of enantio-induction, for which the chiral catalyst imparts a combination of attractive and repulsive non-covalent interactions to direct the enantio-determining C-CN bond formation. This work demonstrates the power of electrochemistry in accessing new chemical space and providing solutions to pertinent challenges in synthetic chemistry.