不对称C-H羰基化反应

C-H carbonylation is one of the most atom-economical and straightforward methods for constructing carbonyl compounds owing to its wider substrate scope and lower substrate cost. Through many years of development, C-H carbonylation has made great progress in reactivity improvement and regioselectivity control by the use of various directed transition metal catalysis. However, its enantioselectivity control still remains an enlusive challenge, which greatly restricts synthetic applications of this reaction. Possible obstacles lie in either poor compatibility of C-H activation to chiral ligands or strong interference effects of carbonyl source on the ligands. Herein, we will employ a readily available and stable carbonyl source for this kind of asymmetric reaction, which will be enabled by a bifunctional ligand-promoted bimetallic catalysis. After obtaining a series of high-efficient and economical C-H carbonylations, we will apply them into syntheses of various chiral synthons and bio-active complex molecules.

C-H羰基化反应是构建羰基化合物的最为原子经济和直接的方法，不仅原料的选择更为多样，原料的成本也更为低廉。经过多年的发展，各种导向的过渡金属催化的方法在活性和位点选择性控制方面取得了很大的进展。然而，该反应的立体选择性控制一直无法有效解决，严重制约了该反应在合成中的广泛应用。可能的难点在于C-H活化反应对手性配体的容忍性较差，同时羰基源试剂或者不稳定，或者对配体配位有较强的干扰。为此，本项目我们拟采用价廉易得的稳定型羰基源试剂，在双官能化配体辅助的双金属催化模式下进行羰基化反应和不对称控制的尝试，为手性羰基化合物的合成提供一种经济、高效的方法。并在获得各类不对称C-H羰基化反应后，考察它们在重要的手性合成砌块，以及生物活性复杂分子高效合成中的应用。

我们围绕烷烃的不对称C-H羰基化这一目标进行了催化剂和羰基化试剂的设计和尝试。首先，我们发展了更加稳定的试剂代替一氧化碳作为羰基源，有利于便于反应操作并降低危害。其次，我们设计了Ni-Al双官能的协同催化剂来活化羰基源试剂，同时导向金属Ni参与C-H活化，从而获得更好的活性和选择性。在此基础上，我们考察了C-H羰基化反应以及其他相关的反应，获得多个反应的突破，为下一步深入探索C-H羰基化反应及应用奠定了坚实的基础。