无溶剂球磨条件下负载催化体系促进的不对称交叉脱氢偶联反应研究

Asymmetric cross-dehydrogenative coupling reaction, as an efficient way to construct chiral C-C center through non-functionalized C-H bond, provide a new method for the synthesis of optically active product. Although good results could be achieved in the reported cases, these reactions still possess some limitations, such as using large amount of eco-unfriendly organic solvents, unrecoverable metal catalyst and chiral ligand with long reaction time or low conversion rate. This project proposes to load chiral ligands or their metal complexes onto silica gel or mesoporous silica SPSi, SBA-15 and use the immobilized silica as grinding aid to promote the mechanochemical activated asymmetric cross-dehydrogenative coupling reaction to afford a series of optically active functional compounds. The reaction promoted by the recyclable catalytic system will proceed fast and efficient, and no solvent is used in the reaction, thus the effect of solvents on the reaction stereoselectivity would be avoided. The methods for catalyst recovery and recycling and plausible mechanism for the combination of grinding agent and catalyst/ligand under ball mill condition will be elucidated. Our project could expand the application of mehanochemistry in asymmetric organic synthesis, enrich and develop the organic synthetic methodology.

不对称交叉脱氢偶联反应是经非官能团化的C-H键直接形成手性C-C中心的有效途径，为直接、高效的合成光学活性产物提供了一种新的思路和手段。然而已报道的不对称交叉脱氢偶联反应存在时间长，转化率低，使用大量环境不友好的溶剂，金属催化剂及手性配体用量多且不易回收等问题。本项目拟将手性配体或其金属复合物负载到硅胶或介孔硅SPSi、SBA-15上，以负载介质作为研磨助剂进行机械球磨促进的不对称交叉脱氢偶联反应，避免反应中溶剂的使用及溶剂化效应对反应立体选择性的影响，使反应在可回收的催化体系下快速、高效的进行，由此合成一系列光学活性的功能性化合物；探索催化剂的回收套用方法，揭示研磨助剂与催化剂、配体联合作用的机制与规律。拓展机械化学技术在不对称有机合成中的应用，丰富和发展有机合成方法学。

不对称交叉脱氢偶联反应为直接、高效的合成光学活性产物提供了一种新的思路和手段。然而已报道的不对称交叉脱氢偶联反应存在时间长，转化率低，使用大量环境不友好的溶剂，金属催化剂及手性配体用量多且不易回收等问题。本项目利用机械化学反应原理，通过共价键及非共价键结合的方式制备出3种介孔硅负载型Cu(II)/Box手性催化剂，实现温和条件下的无溶剂不对称CDC反应制备吲哚衍生物及催化体系的回收；通过对化学反应条件、机械研磨参数的考察，实现1类高选择性CDC反应及氧化开环衍生反应，1类不对称Henry反应制备（手性）四氢异喹啉衍生物；通过对固态反应机理的深入研究，实现1类吲哚参与的氧化偶联反应及1类可回收Pd(0)负载催化剂促进的交叉偶联反应。最终利用上述反应实现了Streptindole活性产物、Nomofungin / Communesin B及左旋吡喹酮药物关键中间体的环境友好制备。有关研究结果，已发表SCI研究论文7篇，申请中国发明专利3项，获授权专利1项。培养研究生3名。