一价金启动的极性反转反应研究

This project focused on the umpolung reactivity of enolate salts initiated by gold (I) catalyst. The alkenoxypyridinium salts which exhibit versatile enolate umpolung reactivities were easily accessible by gold catalyzed of protonated pyridine N-oxide to unactivated terminal alkynes. In this study, a novel method for the synthesis of the umpolung enolate was developed and the enolate umpolung reactivity was applied on the synthesis of several uncommon carbonyl compounds in one pot reaction. The research includes: (1) One pot syntheis of cyclic ketenes was achieved via the intramolecular umpolung reaction of enolates. (2) The construction of uncommon C-C bond and C-heteroatom bond of alfa carbonyl compounds was achieved via the intermolecular reaction of umpolung enolates and nuclephiles. (3) The construction of asymmetric C-Heteroatom bond was achieved by gold(I) and chiral phosphoric acid sequential catalysis. Through the implementation of this project will develop a class of highly efficient gold (I) catalyzed reaction for the synthsis of alkenoxypyridinium salts which exhibit versatile enolate umpolung reactivities. The novel umpolung reactivities of enolates will give an alternative way to the construction of C-C bond and C-heteroatom bond which effectively expands the scope of the gold catalyzed reactions and enriches the studies of umpolung reactions.

本项目研究一价金启动的极性反转反应。在金(I)催化剂作用下，通过质子化吡啶氮氧化物对炔烃的加成，发展一类结构特殊的极性反转烯醇盐的新颖合成方法，研究极性反转烯醇盐在合成结构特殊羰基化合物上的应用。主要内容包括（1）通过烯醇盐分子内极性反转反应拟实现环烯酮衍生物的一锅法合成。（2）拟通过烯醇盐与亲核试剂分子间极性反转反应完成常规手段难以实现的羰基α位碳-碳，碳-杂原子键的构筑。（3）金(I)催化剂与手性磷酸接力催化，有望实现羰基α位不对称碳-杂原子键的构建。通过本项目的实施，为一类结构特殊的极性反转烯醇盐的合成提供高效制备方法，为羰基α位碳-碳，碳-杂原子键的有效构筑提供新方法，拓宽金(I)催化反应的研究范围，丰富极性反转反应的研究内容。

极性反转最早由E.J.Corey和D.Seebach提出，作为一类重要的合成策略，在有机合成中得到了广泛的应用，其本质就是有机化合物中反应中心的碳原子电性发生反转，即亲核性或亲电性发生转换，利用这种极性转换性质可以实现常规方法难以制备物质的合成。本项目研究一价金启动的极性反转反应。主要研究内容包括：（1）发展一类结构特殊的极性反转烯醇盐的新颖合成方法，并研究了烯醇盐分子内极性反转反应。发现Au(I)或Ag(I)可以催化质子化吡啶氮氧化物对炔烃的加成，尤其是Ag(I)在60oC条件下可以催化炔烃转化为烯醇盐，分离收率最高可达93%，底物炔烃的适用范围也很广泛，各种官能团，比如酯基、羟基、醚键等均不影响反应的进行。研究表明该类烯醇盐具有很高的亲电活性，利用烯醇盐的分子内极性反转反应，一锅法合成环烯酮衍生物；（2）通过烯醇盐与亲核试剂分子间极性反转反应实现常规手段难以实现的羰基α位碳-碳，碳-杂原子键的构筑。发现烯醇盐可以与醇或硫醇等发生分子间极性反转反应合成α-烷氧基取代或者巯代的官能化酮，并且发现α-烷氧的取代和羰基的形成同时完成，较好的避免了试剂对羰基的加成，底物普适性高，使用硫醇时反应条件更为温和，两步反应的总产率在55-84%之间；（3）研究了芳香烃、吲哚衍生物等底物与极性反转烯醇盐的分子间傅克类型反应。α-芳基/α-杂芳基酮是小分子药物和生物活性分子的重要结构，在有机合成和药物化学中有着重要的应用。通过芳香烃、酚、吲哚衍生物等与烯醇盐的反应，为羰基α-碳芳基化、杂芳基化提供一个通用、直接有效的方法。该反应普适性广，官能团容忍性高，反应的化学区域选择性较好。综上所述，本项目的实施，为结构特殊的极性反转烯醇盐的合成提供高效制备方法，并且该类烯醇盐有望商品化。此外，拓宽金（I）催化的研究范围，丰富极性反转研究内容，为羰基α位碳-碳，碳-杂原子键的构筑提供高效方法。