钯催化含C-H键官能团化的不对称多米诺反应

In recent years, this class of reactions, involving transition-metal-catalyzed C-H functionalization, have emerged as an important field of research in organic synthesis. Although tremendous efforts have been invested in the aspect of C-H bond activation, there remains limited in some respects. Especially, asymmetric domino reaction involving C-H functionalization is still an important challenge. According to our previously works, we found a novel Pd-catalyzed intermolecular domino reaction involving twofold C-H functionalizations. The reaction allows an efficient and convergent synthesis of fused biaryls with all-carbon quaternary stereo center. This project intends to further study the domino reaction. We want to establish an efficient and wide substrate scope system, especially for the synthesis of complex heteroatom-containing molecular skeletons. Moreover, this project will focus on asymmetric domino reaction. A chiral ligand that could facilitate the development of an efficient asymmetric domino reaction involving C-H bond activation. Some techniques such as kinetic experiment, isotope labeled and density functional theory (DFT) will be applied to investigate the mechanism.

C-H键官能团化，作为高效、绿色的反应策略，已经广泛应用于有机合成中。但该领域仍然有很大的未开发空间：其中，不对称C-H键活化的研究仍然较少，尤其是C-H键活化的不对称多米诺反应报道非常少。在之前的研究中，我们发现了一个高效的、两次C-H键官能团化反应，使简单易得的原料一步转化为复杂的、具有季碳中心的稠环类化合物。在本项目研究中，我们将深入研究该多米诺反应，进一步拓展底物范围，尤其集中于研究具有重要药物化学意义的含氮杂环的合成。同时，本项目将重点研究不对称多米诺反应，我们将筛选手性催化剂，实现高效不对称多步C-H键活化反应。此外，我们将利用C-H键活化作为启动反应，实现钯催化含C-H键活化的不对称多米诺反应。我们将利用动力学实验、同位素标记实验、计算化学等手段，研究该反应的反应机理。

本项目研究了钯催化含两次C-H键活化的多米诺反应，该反应利用简单的碘代芳烃作起始原料合成了一系列含氧稠环化合物，该方法为钯催化的多米诺反应提供了新思路，论文在Eur. J. Org. Chem. 杂志上发表后已陆续被Angew. Chem. Int. Ed., Chemcatchem, Organometallics等重要杂志引用数十次；本项目研究了钯纳米粒子催化的偶联反应，通过简单高效的钯纳米粒子催化体系，高效实现了Suzuki和分子内Mizoroki-Heck偶联反应，合成了一系列联芳烃和苯并呋喃类化合物；同时，本项目还研究了钯催化区域选择性和对映选择性的不对称烯丙基化反应，用三氟甲基取代的N-芴基亚胺和烯丙基醋酸酯作原料，通过手性底物和手性催化剂的协调作用，实现了高区域选择性的不对称烯丙基烷基化反应，合成了一系列含手性三氟乙胺骨架的区域异构体；此外，本项目还将研究方向扩展到了光催化领域，通过可见光促进的烯烃异构化反应，高立体选择性合成了一系列传统方法较难合成的Z-肉桂醚和肉桂醇，进一步扩展了光催化在烯烃异构化领域的应用。. 基于以上研究，项目在执行过程中已在Chem. Asian J., Eur. J. Org. Chem., Chin. J. Org. Chem.累计发表SCI论文4篇，在中文核心期刊《分子催化》上发表论文1篇；此外关于钯催化的不对称烯丙基化反应研究工作已完成，论文正在准备中，基于此研究成果成功申请获批省科技厅面上项目一项。由于项目负责人在钯催化有机反应领域取得的一系列进展，最近受邀在国际杂志Catalysts上撰写关于钯催化主题的综述。