磷手性中心配体的设计、合成及在不对称催化领域的应用

Owing to unshared pair electrons, Not only phosphine(III) compounds can produce metal chelates with metals as ligand, participating in asymmetric reaction with metal-catalysis, but also attacking electron-deficient olefins to obtain carbon anion intermediate as organic catalysts, the reaction can proceed smoothly. In previous research. In asymmetric fields, chiral phosphine compounds are often used as ligands or catalysts. Chemists payed attention to select the chiral skeletons connecting with phosphine. In other words, the chirality of adducts is made by the induction of chiral skeleton with phosphine. The research with phosphine stereogenic monphosphine ligands or catalysts remain rarely, this is because it is difficult to synthesize these P-stereogenic monphosphine ligands or catalysts, and these ligands become often racemic with high temperature. Owing to overcome the challenge, based on the previous research, the project wish to design & synthesize a series of P- stereogenic monphosphine ligands or catalysts with rigid skeletons. Inducing the rigid skeleton, the problem, which P-stereogenic is racemic easily, has been overcome successfully. Owing to induce OH or NR1R2 substituent to rigid skeleton, the metal-ligand chelates can been obtained, then the metal-ligand chelates produce the cyclic intermediate with electron-deficient olefins, and achieving the reaction’s asymmetric control. The project is innovative, research objectives and research content are challenging, the research methods are practical and innovative. The project provides theoretical basis for the systematic study and application of chiral phosphorus chemistry.

由于拥有一对孤对电子，三价磷化物即可以作为配体与金属络合生成金属络合物，参与金属催化的不对称反应，又可以作为催化剂，进攻缺电子烯烃生成碳负离子中间体，进而催化化学反应的进行。在不对称催化领域，手性磷化物是重要的配体或者催化剂。在之前的研究中，化学家们把关注点主要集中在与磷相连的手性骨架的选择。也就是说，目标产物手性的是通过手性骨架的诱导产生的。对于磷手性中心配体的研究相对较少，这是因为磷本身的性质导致了磷手性中心难以合成而且高温下易于外消旋化。为了解决这一问题，在前期研究的基础上，本项目拟合成一系列刚性骨架磷手性中心配体。由于刚性骨架的引入，很好的解决了磷手性中心易于消旋化的问题。通过在骨架上引入羟基或胺基取代基，与反应底物形成环状过渡态，从而完成化学反应中的不对称控制。本项目立题新颖，研究目标和研究内容具有挑战性，研究方法兼顾实用性和创新性。为手性磷化学的系统研究和应用提供理论基础。

在基金项目的资助下，我们以下三个领域进行了研究：.1.我们成功的合成了40多种1-磷杂降冰片二烯类磷手性中心配体，并成功的将此类配体应用到金属催化的1,3-偶极环加成反应中。由于此类配体与磷原子相连的三个磷碳键处于完全束缚的状态，保证了其在催化过程中所形成的过渡态稳定，从而表现出优秀的立体诱导能力。通过使用此类配体，我们先后实现了金属催化基于甲亚胺叶立德与N-苯基衣康酰亚胺，2,6-二亚苄基环己酮和烯基吲哚的1.3-偶极环加成反应。.2.通过使用便宜易得的有机膦催化剂，我们成功地实现了一系列磷催化基于联烯酸酯的环化反应。在研究的过程中，我们发现有机膦的亲核性对反应的化学选择性有决定性影响，例如：当我们使用三丁基膦时，联烯酸酯与共轭二烯发生[3+2]环化反应生成功能化的环戊烷衍生物，而三芳基膦作为催化剂时，发生的是[4+2]环加成反应，得到一系列环己烯类化合物。另外不同的Lewis碱也能调控反应的化学选择性：当我们使用DABCO作为催化剂时，联烯酸酯与烯基茚二酮发生[4+2]环加成反应，而使用三苯基膦时，得到的是[3+2]环化产物。.3.通过使用膦和钯作为共催化剂，我们成功实现了烯基苯并恶嗪酮和MBH碳酸酯的[4+3]环加成反应，成功地得到一系列苯并氮杂七元环类化合物。通过使用银钯共催化体系，成功的实现银钯接力催化的基于甲亚胺叶立德和MBH醋酸酯的烯丙基化/环化反应。