不对称双酸催化杂原子邻位C(sp3)-H键氧化还原反应

In the present work, we propose a combinatorial approach for asymmetric strong acid catalysis by simply combining known chiral Br?nsted acids with classical Lewis acids. We will carry out the following reaction, such as enantioselective intramolecular C(sp3)-H redox reaction, enantioselective intermolecular C(sp3)-H redox reaction of extra nucleophilic reagents andα-position of heteroatom. And we will study in detail the structure of catalysts and reaction mechanism via NMR, FTIR, UV, Fluorescence spectroscopy, ESI-MS and Quantum chemical calculations.

以手性Br?nsted酸与Lewis酸相互辅助，相互增强酸性为设计思想（即Asymmetric Binary-acid Catalysis，ABC催化策略），进一步开拓ABC催化反应，将其应用在杂环邻位C(sp3)-H氧化还原反应中；拟开展如下几个反应：惰性底物（含氧或含碳原子） C(sp3)-H键不对称氧化还原分子内关环反应、外加亲核试剂淬灭的C(sp3)-H键不对称氧化还原反应；通过质谱、紫外、荧光等手段研究手性磷酸和Lewis酸在溶液状态下的组装行为，再结合核磁、在线红外、计算机模拟等其它手段研究催化剂结构和反应机理。

目前，Lewis酸和Brønsted酸是有机合成中应用最为广泛的两类催化剂。2010年，我们发展了不对称双酸催化策略，即简单混合手性Brønsted酸与不同的Lewis酸，由于该体系具有多酸中心可以相互辅助，提高彼此的酸性，从而实现强酸催化的目的。在本项目的资助下，过去三年中，我们成功设计、合成磷酸催化剂20多个，并通过in-situ IR、1H NMR谱、13C NMR谱、31P NMR谱、DOSY谱、ESI质谱等物理有机常用手段研究了InBr3、手性磷酸、反应底物的组装行为，并结合双酸催化剂在一些手性反应中的动力学信息、非线性效应，对其反应机理进行详细的研究。我们将双酸催化体系应用到C(sp3)-H键官能化反应上：如烯基邻位C(sp3)-H键分子内氧化还原反应，N杂环邻位C(sp3)-H键分子间氧化还原芳基化反应等。此外，我们利用双酸催化体系成功实现了简单烯烃的[4+2]环加成反应、简单烯烃的加成反应，非活泼底物的Nazarov反应，1,3-二羰基化合物的二氮烯基化反应，吲哚与,γ-不饱和α-酮酸酯的Friedel-Crafts反应等。最近，我们开发了潜伏碳正离子催化体系，成功实现了三类不对称催化反应，并对其催化机理进行了详细的研究。研究取得的部分创新成果对强酸催化体系的发展具有一定的理论和现实意义。