基于手性联萘酚制备手性螺烯及其不对称催化性能研究

Synthesis of chiral helicenes and study of their catalytic properties are important topics in research field of helicenes. This program proposes to synthesize chiral helicenes through chiral induction of chiral binaphthanol, and further develop a series of asymmetric catalysts with multiple chiral factors including axial type and helicial type. The catalytic properties of these multiple-chiral-factor catalysts will be studied, as well as the co-catalytic and synergetic catalytic effect of axial and helicial chiral factors. The molecular structure of these chiral catalysts will be optimized to achieve high catalytic reactivity and high enantioselectivity and then applied to various asymmetric organic reactions. These new multiple-chiral-factor catalysts and relative asymmetric organic reactions will have a broad application foreground in research fields of medicine and pesticide.

手性螺烯的制备及其不对称催化性能研究是螺烯研究领域的重要内容。本项目将发展一种由联萘酚的轴手性诱导制备一系列手性螺烯的方法，进而合成一系列带有轴手性和螺旋手性特征的多手性因素催化剂。研究多手性因素催化剂在不对称合成反应中的催化性能，以及螺旋手性和轴手性在不对称催化过程中的共催化以及协同催化关系。优化手性催化剂的分子结构，开发一类具有高催化活性和高对映选择性的多手性因素催化剂，并将其应用于多种不对称催化反应。这类新型的多手性因素催化剂及其不对称催化反应在医药和农药等生命科学领域中具有广阔的应用前景。

螺烯及其衍生物在手性催化、光学材料以及手性功能材料等领域具有广泛的应用前景。设计合成新型手性螺烯分子并探索其应用是螺烯化学领域的一个重要研究课题。在本项目资助下，我们以联萘二酚结构为基础，合成了一系列手性[6]螺烯和手性[7]螺烯化合物。目标手性螺烯分子通过普通的硅胶柱层析即可分离提纯得到，不需要昂贵或者复杂的手性拆分方法。所得手性螺烯分子的ee值普遍在99%左右，比旋光度普遍在1000以上，其中有些螺烯分子的比旋光度可达到1800。到目前为止，我们分别从R型和S型联萘二酚出发合成了多种手性[6]螺烯和手性[7]螺烯分子，构建了包括20多个手性螺烯分子的化合物库。这项研究工作提供了一种简便合成手性螺烯的新方法，对手性螺烯的合成、结构及性质的研究具有重要的意义。在研究过程中，我们发现手性螺烯前体联萘酚衍生物具有独特的荧光性能。于是，我们设计并合成了一系列具有联萘酚结构的荧光材料，研究发现它们具有特殊的刺激响应荧光性质，如聚集诱导发光、溶致变色、压致变色以及酸致变色等，可作为显色墨水应用于保密或者防伪等领域。在上述工作的基础上，我们深入研究了荧光材料的结构特点，基于简单的有机分子结构设计合成了多种有机荧光材料，包括具有多刺激响应荧光性质的萘酚类荧光材料、能够快速检测硫氢根的萘酚类荧光探针以及具有苯醚结构的深蓝光材料等。这些研究工作丰富了有机发光材料的种类，为有机固体荧光材料的研究和开发提供了新的策略和思路，也为有机发光材料的应用提供了理论基础和实验依据。