基于D-A环丙烷不对称开环反应的天然产物全合成研究

This project is concentrated on the total synthesis of natural products containing several chiral centers and fused rings molecular skeleton such as strychnos alkaloids, based on the catalytic asymmetric nucleophilic ring-opening reactions of D-A cyclopropanes. In the design of synthetic routes, the introduction of chiral center to the target molecules is going to be carried out by catalytic asymmetric pathway initially, and then by stereoselective induction of the three-dimensional chiral groups in organic synthesis. The preliminary findings show that,the protocol that constructs the core skeleton of strychnine by the D-A cyclopropane ring-opening in high stereoselectivity is feasible. The catalytic asymmetric reaction of ring opening with secondary amines can achieve good yields and enantioselectivities. The project provides new strategies in the route design of total synthesis of natural product, as well as new ideas of asymmetric catalytic methodology. The project also provides independent intellectual property of new routes for total synthesis of a series of important strychnine family natural products.

本项目针对具有多个手性中心的多并环天然产物分子骨架的结构特征，利用D-A环丙烷的不对称开环反应构建β-氨基酸衍生物片段的核心骨架，实现重要的天然产物马钱子碱家族系列分子的全合成。在合成路线的设计中，有望通过不对称催化的手段在合成中引入手性，再通过手性基团自身的立体诱导实现目标分子的对映选择性控制。初步的研究结果表明，基于D-A环丙烷开环反应高立体选择性地构建天然产物核心骨架的合成策略可行，在与仲胺亲核开环的不对称催化反应中能够取得优秀的收率和对映选择性。本项目提供了天然产物全合成路线设计，以及不对称催化方法学研究的新思路，将有望发展出具有自主知识产权的马钱子碱家族系列重要天然产物的高效全合成新路线。

项目执行四年来，我们针对马钱子碱家族系列天然产物分子开展全合成的研究工作：1）发展了基于D-A环丙/丁烷与吲哚的环化反应构建天然产物全合成的关键中间体、核心骨架的新方法；2）利用计算化学等手段揭示了环丙烷与吲哚分子内[3+2]环化反应中立体选择性控制的本质；3）实现了马钱子碱家族Strychnine、Akuammicine等一系列天然产物的全合成以及形式合成。本项目提供了马钱子碱家族系列天然产物全合成路线设计的新思路和新方法，也为基于张力环分子构建结构复杂的手性杂环化合物提供了高效的途径。主要成果如下：.1.发表学术论文15篇，其中在J. Am. Chem. Soc.发表5篇，在Angew. Chem. Int. Ed.发表3篇；在ACS Catal., Org. Lett., Org. Chem. Front.等期刊发表7篇；应邀在Isr. J. Chem.编写D-A环丙烷不对称开环反应的综述1篇。申请中国专利1篇；编写专著1章节。.2.本项目研究人员中有4人取得博士学位，1人取得硕士学位，2人硕士生转博；1人入选“中科院青年创新促进会”。.3.本项目相关研究工作在国内、国际学术会议做邀请报告2次。