新型手性有机钛配合物的设计合成及其在构建手性杂环中的应用

Chiral heterocyclic compounds are widely used in the fields of chemistry, biology and pharmacy. At present, chemists have constructed all kinds of chiral heterocyclic compounds by chiral titanium catalyst systems. However, there still exist many problems, such as moisture-sensitive catalysts, weak Lewis acidity, low product yield, poor stereoselectivity and severely environment pollution in catalytic process. Based on the our previous findings during the building air-stable organometallic complexes, This project intends to adopt chiral ligands and titanium salts to build the main structure of chiral organotitanium complexes, then introduce perfluoroalkyl(bezene)sulfonate functional group, further synthesize the air-stable and strongly acidic chiral organotitanium complexes. Then we will characterize their structures and discuss their applications for synthesizing the chiral heterocyclic compounds. By adjusting the chiral ligands and optimizing reaction conditions to develop mild, simple, efficient, highly selective and green strategies, which is to synthesize the chiral heterocyclic compounds. At the same time, we will explore the reaction mechanism by using modern analysis and test methods, and utilize these methods and techniques to construct natural products and pharmaceutically active frameworks. In all, it is also expected to provide a new idea for the design of new chiral organometallic complexes and important references for building other chiral heterocyclic compounds.

手性杂环化合物在化学、生物学和药学等领域具有广阔的应用前景。目前，化学家们通过使用手性钛催化体系催化合成了各种各样的手性杂环。然而，在催化过程中存在的催化剂易潮解、酸性弱、产率低、立体选择性差及环境污染等不足是化学家们亟待解决的问题。基于我们前期合成对空气稳定的金属配合物有益经验，本项目拟采用含手性配体的有机基团与钛盐构建手性有机钛配合物主结构，再引入全氟烷（苯）基磺酸功能基团，合成对空气稳定和强酸性的手性有机钛配合物，表征其结构，探究其在合成手性杂环化合物中的应用。通过调变手性配体及优化条件，发展出反应条件温和、操作简单、高效和高选择性的手性杂环绿色合成方法。利用现代分析及测试手段，探索反应机理，并将该方法和技术应用于一些天然产物和药物分子骨架合成。本项目的实施为新型手性有机金属配合物设计提供新思路，为构建其它手性杂环化合物提供重要参考。

有机金属路易斯酸催化剂在手性杂环化合物及生物活性分子合成中扮演着至关重要的角色。然而，在催化过程中存在的催化剂易潮解、酸性弱、产率低、立体选择性差及环境污染等不足是化学家们亟待解决的问题。本项目采用手性联萘酚配体、席夫碱配体及N-叔丁基螯合配体分别与金属钛，锆和锑配位提高配合物稳定性，再引入全氟烷（苯）基磺酸功能基团提高配合物酸性，合成10种对空气稳定和强酸性的有机钛（锆，锑）全氟烷（苯）基磺酸配合物，表征其结构，探究它们在合成手性杂环化合物和生物活性小分子中的应用。如：手性联萘酚钛催化剂高效催化合成手性吡喃衍生物；有机钛全氟烷基磺酸配合物高效催化合成不对称硫(硒)醚，α-硫(硒)代羰基化合物，有机硫（硒）替加氟衍生物和二吲哚甲烷衍生物；席夫碱锆全氟辛基磺酸配合物高效催化合成二氢嘧啶酮/硫酮衍生物，1,4-二氢吡啶和多氢喹啉化合物； 环状有机锑全氟烷基（苯基）磺酸配合物高选择性催化Strecker反应、曼尼希反应、交叉醛酮缩合反应和胺的环氧开环反应。研究了上述催化反应机理。除此之外，我们还开展了炔丙胺及查尔酮衍生物和N-烷基-2-硫（硒）代咪唑新的制备方法。本项目共合成240种目标化合物，进一步，使用上述方法合成了一些药物分子，并研究了其抗恶性肿瘤细胞增殖活性。本项目顺利实施为新型手性有机金属配合物设计提供新思路，为新型药物分子和有机活性小分子合成方法提供新路径，将对有机金属催化和精细化工领域产生重要影响。