新型大位阻有机硼化合物的合成及其在非金属催化氢化中的应用

The development of metal-free hydrogenation catalysts is very attractive due to the potential low cost and toxicity of the catalysts. With emerging of "Frustrated Lewis Pair" chemistry as a new field in organic chemistry, it provides new strategies for metal-free hydrogenation catalysis. This project will focus on the synthesis of novel bulky highly-Lewis-acidic organoboranes and employ them as FLP partners for metal-free hydrogenation catalysis. Furthermore, chiral organoboranes will be synthesized and applied as catalysts for asymmetrical hydrogenation. Moreover we will also investigate the tandem reaction of FLP hydrogenation and asymmetrical transfer hydrogenation, which could provide a new method for metal-free asymmetrical hydrogenation. These approaches could suggest new strategies for catalyst design in hydrogenation catalysis and offer an inexpensive and environment-friendly replacement for precious-metal catalysts in hydrogenation.

非金属化合物作为氢化催化剂相对于过渡金属催化剂具有价格低及毒性低的特点，因此研究非金属催化氢化具有重要的基础价值和应用前景。"受阻路易斯酸碱对"作为有机化学中新兴的研究领域，为非金属催化氢化提供了新的策略。本项目将设计合成具有大位阻强吸电子基团的有机硼化合物，通过其构成的"受阻路易斯酸碱对"催化氢化不饱和化合物。并通过合成具有手性取代基的有机硼化合物，实现无金属参与的不饱和化合物的不对称催化氢化。此外，还将研究"受阻路易斯酸碱对"催化氢化和有机磷酸催化的不对称氢转移的串联反应，从而建立非金属不对称催化氢化的新方法。本项目旨在探索有效的"受阻路易斯酸碱对"催化氢化的方法，以期发展高效的非金属氢化催化剂，并为非金属催化氢化的研究提供理论和方法学支持。

在本项目中，我们合成了以一系列基于吡啶-有机硼的受阻路易斯酸碱对, 并利用其实现了氢气、硼烷等小分子的活化。在以上研究的基础上，我们还探索了以有机硼为催化剂的吡啶硼氢化反应，首次高选择性实现吡啶的1，4-硼氢化反应。此外，我们还发现以儿茶酚硼烷为前催化剂可以选择性的实现甲基吡啶的硼基化反应。在研究受阻路易斯酸碱对与亚磷酸酯的反应中，我们发现受阻路易斯酸碱对可以成功催化亚磷酸酯对炔酮三键的反式加成，这是炔烃反式膦氢化(trans-hydrophosphonylation)的首次报道。