以精准控制化学选择性为基础的锰盐催化的新反应研究

In the process of discovering new reactions, it has both theoretical and practical significance to provide different insights into designing new reactions from well established reaction systems. By adding competitive new reactants to strategically block Jacobsen-Katsuki epoxidation pathway, this project aims at developing a range of manganese-catalyzed chemo- and stereoselective reactions through precisely controlling chemoselectivity. A number of valuable molecules will be produced which are significant target molecules in the research areas of organic synthesis and chemical biology. This project can be divided into two parts: (1) the development of new reactions including acylazidation, acylcynation and acyltrifluoromethylation of unactivated olefins, diene and polyene and the investigation of acylazidation and decarboxylative azidation reactions based on unsaturated amides, which could be applied in the concise synthesis of valuable linear and cyclic peptides; (2) the exploration of asymmetric radical version of these reactions. These methods will make a significant complementation to the related research fields.

在新反应的发现过程中，对一些已经获得广泛研究并取得共识的反应提出不同的设计反应的思路来合成新的化合物具有重要的理论和实践意义。本项目拟通过加入竞争试剂策略性地阻止Jacobsen-Katsuki环氧化反应途径，通过精准控制化学选择性来发展基于锰盐催化的新反应，合成一系列在有机合成以及化学生物学研究中有应用价值的目标分子。这些研究主要包括两大部分：（1）发展基于酰化叠氮化、酰化氰基化、酰化三氟甲基化的简单烯烃转化、二烯环化、多烯环化以及分子内环化的新反应；发展基于不饱和酰胺类化合物的酰化叠氮化反应以及分子内脱羧环化叠氮化反应，用以上这些方法简洁高效合成具有潜在应用价值的链状多肽以及环肽衍生物;（2）不对称自由基反应的探索研究。这些新方法学将对相关领域的研究和应用作出有意义的补充和发展。

新反应以及新策略的设计和应用是推动有机合成化学不断向前发展的动力，其中，对反应活性中间体性质的深入理解在新反应的发现过程中起到了关键作用。本项目通过调控关键活性中间体的不同反应特性进而实现了精准控制反应的化学选择性，建立了基于自由基过程的反应新策略，发展了一系列有烯烃、胺以及烯醇化合物参与的新化学反应，具体包括：1）以精准控制化学选择性为基础，以醛类化合物作为竞争试剂，使得Mn（V）=O活性中间体由传统氧传递到攫氢反应性的转变，策略性地阻止了经典Jacobsen-Katsuki环氧化反应途径，进而建立了锰催化的烯烃转化新策略；实现了烯烃的酰化叠氮化反应；发展了不饱和酰胺的官能团化反应，以简洁高效的方法合成了含有叠氮官能团的多肽片段；对手性锰试剂催化的不对称自由基反应进行了探索；2）发展了碘叶立德作为碳源的烯烃碳胺化反应；实现了芳胺和脂肪胺的直接环化反应；利用原位生成的烯醇实现了氧杂环化合物的高效合成。这些研究成果展示了如何通过精准控制活性中间体的多样反应性来建立不同的反应路径，为反应策略的设计提供了新见解，所发展的系列新化学反应为有烯烃、胺以及烯醇化合物参与的化学转化提供了新思路。受本项目资助，项目负责人以通讯作者在包括Angew. Chem.、JACS、Chem. Sci.、Org. Lett.等在内的专业期刊上发表学术论文11篇。