基于两相体系的有机不对称催化串联反应研究

Asymmetric organocatalytic domino reactions have been attracting increasing interests in recent years. The potential problem exists in the chiral tertiay amine catalyzed domino reactions generating the leaving protonic acid during the reaction course which may protonate the basic nitrogen of the catalysts and inhibit the domino reactions. The added organic bases may lower enantioselectivity for the background reaction had occurred with these organic bases. Recent findings from the proposer have shown that the biphasic system which one of the substates acting as phase-transfer catalyst and the inorganic base as the acid binding agent may circumvent this contradiction effectively and improve the catalytic performance greatly. This biphasic system was found to be excellent catalytic performance and prospect in the asymmetric catalysis. Under this concept, this project will work on the following four main aspects: a) a variety of asymmetric organocatalytic domino reactions will be designed based on the biphasic system; b)The behavioral characteristics and phase-transfer catalytic effects of the substrate will be clarified, and a common catalytic mechanism model will be established for this kind of domino reactions;c) The properties and activation mechanism of the organocatalysts in the biphasic system will be discovered; d) Further applications of the catalytic system in the asymmetric synthesis of some target natural products or their critical backbones will be explored.

有机催化的不对称串联反应近年来引起科学家的广泛关注。其中，手性叔胺催化的一类产生离去质子酸的串联反应，在反应的过程中手性叔胺催化剂因质子化而失活，有机相中添加有机碱作为缚酸剂又常常会影响不对称催化的效果，因此成为一个难题。申请人在前期的研究中证明了添加无机碱的两相体系并且充分利用底物在反应过程中的相转移辅助催化作用，能够有效地规避这对矛盾，并且大大提高了这类反应的不对称催化效果，展示了这类催化体系独特的催化性能和良好的应用前景。本项目拟利用这一发现，建立基于两相催化体系的多种有机不对称催化串联反应体系；阐明底物在两相催化体系中的行为特点以及辅助催化作用机制，为该类不对称串联反应建立通用的催化机理模型；探索有机催化剂在两相催化体系中催化性能、作用原理及其应用，进而实现催化一些较难的不对称反应并合成相关天然化合物及其基础骨架。

有机催化的不对称反应近年来引起科学家的广泛关注。其中，手性叔胺催化的一类产生离去质子酸的反应，在反应的过程中手性叔胺催化剂因质子化而失活，有机相中添加有机碱作为缚酸剂又常常会影响不对称催化的效果，因此成为一个难题。本研究通过一种添加了无机碱的两相反应体系，有效地规避了这对矛盾。基于此，本研究建立了两大类四种有机不对称催化反应体系，成功催化了四种重要的不对称反应，得到了优异的收率和对映选择性，为四种具有潜在生物活性的手性化合物及其中间体提供了一种绿色高效的不对称合成方法；通过对两相体系催化作用机制的研究，揭示了底物、无机碱、水油两相以及手性催化剂和反应活性、立体选择性的内在联系，为两类有机不对称催化反应建立了通用的催化机理模型。项目的实施对具有此类结构的医药、农药和天然产物及其它精细化工中间体的合成具有重大意义，对发展有机反应方法学，扩展对环境友好和符合“绿色”合成要求的有机催化的实际应用具有重要的理论意义和科学价值。项目已发表SCI论文4篇（均为该基金第一标注），其中1篇为Green Chemistry（SCI IF = 9.125，中科院1区TOP），2篇为Advanced Synthesis & Catalysis （SCI IF = 5.646，中科院1区TOP），1篇为Organic & Biomolecular Chemistry（SCI IF = 3.564，JCR1区），申请发明专利3项，研究期间晋升高级职称1人，培养毕业博士研究生1名，硕士研究生2名。目前实验室基于此反应体系的研究还在持续开展，有望取得更深入的研究成果。