基于C-H键去对称官能团化策略的磷中心手性布朗斯特酸的合成及不对称催化反应研究

Recently, the explosively growing interest in the area of BINOL- and spirocycle-derived chiral phosphoric acid- and phosphoramide-catalyzed asymmetric reactions has revealed the great importance of chiral phosphorus Brønsted acids. However, the P-stereogenic phosphorus Brønsted acids have never been investigated owing to the paucity of appropriate synthetic methods. It is anticipated that the P-sterogenic derivetives should exhibit superior enantioinducing ability to compare with the planar, axial, and C-centered chiral phosphorus compounds stemming from the chirality proximate to catalytic center.Therefore, the development of novel methods for efficient synthesis of P-stereogenic phosphorus Brønsted acids and their applications in catalytic asymmetric reactions would be of considerably attractive.. Herein, we proposed a novel strategy for the synthesis of P-stereogenic Brønsted acids by means of direct C-H desymmetric functionalization. Through this study, we wish to establish some new approaches that can be used for the synthesis of P-stereogenic Brønsted acids with high efficacy. Moreover, we also plan to investigate the asymmetric catalytic property of the newly synthesized P-stereogenic catalysts for the construction of chiral indole derivatives with a quaternary carbon center adjacent to indole C2 position. These investigations would be of great importance for the de novo design and development of new methodologies concerning the synthesis of P-stereogenic derivatives as well as their applications in asymmetric catalysis.

基于BINOL和螺环骨架的手性磷酸及磷酰胺衍生物作为布朗斯特酸催化剂在不对称催化反应中得到了十分广泛的应用，但关于磷中心手性布朗斯特酸的应用研究尚无报道，究其原因，主要是由于磷中心手性布朗斯特酸的合成极其困难。但有鉴于磷中心手性布朗斯特酸的手性中心更加靠近催化中心，在不对称催化反应中应具有更好的手性诱导能力，开展磷中心手性布朗斯特酸类化合物的合成新方法及其在不对称催化反应中的应用研究具有十分重要的理论和实际意义。本项目拟以C-H键去对称官能团化为新的合成策略，通过过渡金属催化的不对称C-H键官能团化反应，建立和发展一些合成磷中心手性化合物的新方法、新理论，并以所合成的新型磷中心手性化合物为布朗斯特酸催化剂，开展其在不对称催化构建C2位含手性季碳取代基的吲哚类化合物中的应用研究，为深入进行磷中心手性化合物的合成方法及不对称催化反应奠定一些理论和实验基础。

磷中心手性化合物作为手性配体或有机催化剂在不对称催化合成等领域的应用非常广泛，但其合成十分困难，因而开展磷中心手性化合物的合成新方法，用于磷中心手性化合物的高效及多样性合成，具有十分重要的科学和实际意义。本项目围绕磷中心手性化合物的合成新方法及应用研究，主要开展了以下几方面的研究工作:.. (1) 发展建立了钯催化的C–H键活化去对称对映选择性芳基化和CAN介导的自由基氧化C–H键膦酰胺化反应新方法，可实现系列结构新颖独特的磷中心手性化合物的多样性合成。相关方法不仅具有广泛的底物适用性，而且具有在克级规模稳定实施的实用性。. (2) 发现了一种基于膦酰胺配体的高活性环钯新催化剂，用于催化大位阻非活化烯醇衍生物的高效Suzuki偶联反应。基于此方法，设计发展了一个新的合成策略，完成了系列鸟巢玩和Hamigeran二萜类天然产物的集成式合成，其中Cyrneine B和Glaucopine C为首次全合成。. (3) 发展建立了钯催化吲哚衍生物的氧化Heck偶联反应方法，可用于构建含有叔碳、季碳和桥环骨架等多种类型的-吲哚内酰胺类化合物，该方法具有比较广泛的底物适用性和在数克级规模稳定实施的实用性。以此为关键方法，设计发展了一种新合成策略，成功实现了吲哚生物碱Leconoxine亚家族中Leuconodine E的首次全合成，和Leconodine D的更简捷全合成。. (4) 受上述工作启发，发展建立了以金鸡纳碱季铵盐为手性相转移催化剂，通过吲哚衍生物与丙烯醛衍生物的不对称Michael/aldol串联反应，成功构建含手性吲哚[3.3.1]桥环骨架衍生物的新方法。以此方法为关键反应之一，成功实现了后依波加吲哚天然产物家族中Tronocarpine的首次不对称全合成和绝对构型的确定。.. 通过本项目研究，一方面，建立了一些多样性合成结构新颖独特的磷中心手性化合物的高效实用方法，为未来开展以新型磷中心手性化合物为配体或有机小分子催化剂的不对称催化反应新方法研究奠定了重要基础；另一方面，基于所发展的部分新方法或新催化剂，设计并发展了一些新合成策略，完成了系列萜类和吲哚类天然产物的高效全合成，相关成果对开展相应家族天然产物及类似物的多样性合成，继而进行生物活性研究具有重要科学和实际意义。