轴手性苯乙烯衍生物的不对称合成与应用

The synthesis and application of axially chiral compounds, especially axially chiral biaryls has been vigorously developed. Other type of axially chiral compounds was emerging occasionally in past decades. Although styrenes as important compounds were extensively applied in chemical synthesis and asymmetric catalysis, axially chiral styrenes have been rarely investigated. The main goal of this this project is the development of efficient, simple and mild methods to construct optically active axial chiral styrene derivatives by using catalytic asymmetric transformation. Several strategies will be focused on realizing this goal and our initial work gave some positive results. The implementation of this project will not only provide simple and effective methods to the axial chiral styrene compounds, but also inspire chemists to design new organic reactions to construct other types of axial chiral compounds, providing sufficient support for the development of novel chiral ligands or catalysts and further application of synthesis of natural product with axial chirality. Finally, an in-depth study of the reaction mechanism will help to obtain more comprehensive and detailed understandings and enlighten new inspirations.

轴手性化合物特别是轴手性联芳基化合物近年来在合成和应用方面取得了蓬勃的发展。其他类型的轴手性化合物也开始崭露头角。苯乙烯作为一类重要的化合物在化学合成和不对称催化中有着广泛的应用，但是轴手性苯乙烯衍生物作为一类新型的手性化合物确很少有研究报道。以构建光学活性的轴手性苯乙烯类衍生物为目标，努力发展高效，简便，温和的催化不对称合成方法来构建结构多样的轴手性苯乙烯衍生物。本项目的实施不仅可以解决目前轴手性苯乙烯类化合物难以获得的难题，提供简便高效的轴手性化合物合成的手段；更可以启发设计新型有机反应，深入研究轴手性的反应机理，为含轴手性天然产物的全合成和药用小分子先导化合物的开发提供新的源泉，启迪新的灵感。

轴手性化合物，特别是轴手性联芳基化合物近年来在合成和应用方面取得了蓬勃的发展。其它类型的轴手性化合物也开始崭露头角。苯乙烯及其衍生物作为一类重要的化合物在化学合成和不对称催化中有着广泛的应用，但轴手性苯乙烯衍生物这类新型的手性化合物却很少被研究报道。本项目以构建光学活性的轴手性苯乙烯类衍生物为主要目标，以此为基础开拓这类化合物的应用范围。同时，基于在研究过程中的新发现与成功经验，解决不对称轴手性化学和有机催化领域的其它挑战性难题。通过本项目的研究，我们发展了烯胺不对称N-烷基化、炔基不对称单官能化、炔基不对称双卤化及钯催化不对称Suzuki-Miyaura偶联等4条切实可行的路线来构筑轴手性苯乙烯结构。此外，还在优势轴手性骨架的高效方法开发，新型轴手性骨架的催化不对称构建策略探索、不对称多组分反应的立体控制等领域取得了一系列高水平研究成果。具体如下：针对有机催化芳烃不对称C-H官能化，发展了偶氮与亚硝基两种芳烃活化与导向基团，完成了NOBIN、BINAM等优势轴手性骨架的高效构建，开发了轴手性芳基-咔唑等新颖骨架；探索了优势轴手性芳基杂环骨架QUINOL、芳基-吡咯及新型轴手性骨架芳基-邻醌、芳基-对醌、吲哚-邻醌、吲哚-对醌等高效构建方法；实现了Ugi四组分反应的不对称控制，攻克了一个领域内近60年的难题。很多原创性工作被国家自然科学基金委以及国际知名期刊作为亮点进行评述，促进了不对称轴手性化学和有机催化的发展。值得一提的是，对映选择性合成阻旋异构体成为由中科院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心与科睿唯安联合发布的2020年化学材料领域10大热点前沿之一，本项目的研究内容“轴手性苯乙烯”是其中最火热研究对象之一。