铑催化的乙烯基环丙烷和一氧化碳的[5+1]环加成反应:反应拓展,应用,和机理研究

Developing reactions to access six-membered carbocycles is very important in the science of synthesis. We previously developed a Rh-catalyzed [5+1] cycloaddition reaction of vinylcyclopropanes and CO for the synthesis of cyclohexenones. In this research proposal, we will continue our efforts to further develop this reaction so that it can be used to solve many other challenges in organic synthesis. We will study and develop cyclopropanation/[5+1] reaction, [5+1]/Nazarov reaction, [5+1]/Rautenstauch reaction for the synthesis of multicyclic skeletons. We will also investigate whether zwitterionic B-Rh catalyst can catalyze the [5+1] reaction or not. Using aldehydes or alcohols as the CO source for the Rh-catalyzed [5+1] reaction will be tested. In addition, desymmetrizing [5+1] reaction for asymmetric synthesis of bicyclic 5/6 skeletons, application of [5+1] reaction in total syntheses of Sinularianin B and Lycopladine H, as well as the reaction mechanism, regio- and stereo-chemistry of [5+1] reaction will also be investigated.

在前期工作中，我们发展了一种普适性较强的合成六元碳环的铑催化的乙烯基环丙烷和一氧化碳参与的[5+1]环加成反应。为进一步拓展该[5+1]反应在合成化学上的应用，我们将研究和发展环丙烷化反应/[5+1]反应, [5+1]反应/Nazarov反应等来高效合成多环体系。为了提高[5+1]反应的效率, 我们还将研究用两亲性B-Rh催化剂来催化[5+1]反应，探索利用醛和醇作为[5+1]反应中新的CO来源的可行性。本基金还将发展一种去对称化的[5+1]反应, 以期提供一种不对称合成5/6 并环的新方法。为了进一步探讨[5+1]反应在有机合成上的优势和特点, 我们将开展利用[5+1]反应作为关键反应来合成天然产物Sinularianin B 和Lycopladine H。利用计算化学来探讨所研究的[5+1]反应的详细机理也是本次基金的研究重点之一。

余志祥课题组在前期基金的支持下发展了一价铑催化的乙烯基环丙烷和一氧化碳的[5+1]环加成反应，为构建六员碳环结构提供了新的有机合成方法。 在本基金的支持下，我们课题组希望发展更多的[5+1]反应以及其它成环反应，可用于构建六元碳环和其它环系。 同时我们课题组还关注于将这些反应应用于药物分子和天然产物分子的合成。在反应方法学发展上，我们发展了廉价金属铁催化的[5+1]反应；铑催化的联二烯环丙烷和一氧化碳的[5+1]反应；质子酸介导的芳基炔-联烯的形式[4+3]环化反应；Rh催化的[4+2+1]环加成反应; 发展了构建6/7并环结构的铑催化的形式[3+3+1]反应。在应用方面，将发展的铑催化的联二烯环丙烷和一氧化碳的[5+1]反应用于具有抗老年痴呆的天然产物药物分子Galanthamine 的合成；将原来发展的铑催化的[5+1]反应应用于天然产物Mesembrine的不对称合成；利用金催化的烯炔化合物的环丙烷化反应，用enyne对分子内的烯烃的环丙烷化反应来一步快速合成[5+1]反应的前体，再通过[5+1]反应来实现6/6并环骨架的合成。同时我们课题组对一些环加成反应机理进行初步的研究。我们所发展的这些新的环加成反应为化学家合成天然产物和药物分子提供了新的合成工具。我们还通过应用这些反应合成天然产物和药物分子，进一步研究和探讨了这些反应的普适性以及它们在有机合成上的应用前景。