基于磷叶立德化学的环状化合物串联合成方法学研究

Organophosphorus reagents have extensive uses in organic synthesis. Exploration of phosphorus reagent-mediated new synthetic reaction is one of the most attractive subjects in the field of organic chemistry. This project aims to develop a series of new cascade/tandem synthetic methods for important five-membered cyclic compounds using an in-situ formed phosphorus ylide strategy. The primary objectives include: exploring multicomponent cascade synthetic methods of tetrasubstituted furans, thiophenes, and pyrroles based on activated terminal olefins; investigating and developing multicomponent cascade synthetic methods for polysubstituted furans or pyrroles from alkynoates, aldehydes (imines), acyl chlorides, etc.; by a strategy of adding a reducing agent like silanes, developing phosphine catalytic multicomponent cascade synthetic methods of polysubstituted aromatic five-membered heterocycles; studying cascade annulations such as [4 + 1] ones between in situ formed allylic phosphorus ylides and electrophiles like activated 1,3-dienes, and developing phosphine catalytic new synthetic methods for five-membered carbo- and heterocycles, and further developing their corresponding asymmetric versions of these methods by using chiral phosphine catalysts. This project will not only develop a series of phosphorus reagent-promoted new organic synthetic reactions, but also afford new and highly efficient cascade synthetic methodology for important five-membered cyclic compounds. Accordingly, it is of substantial value and significance.

有机磷试剂在有机合成中具有广泛的用途，探索磷试剂参与的有机合成新反应是有机化学领域中广受关注的研究课题。本项目拟采用原位生成磷叶立德活性中间体策略，实现重要五元环化合物的串联合成新方法。具体研究内容包括：从端基活化烯出发，探索叔膦参与下四取代呋喃、噻吩、吡咯的多组分串联合成方法；以炔酯、醛（亚胺）、酰氯等为原料，探索并实现叔膦作用下多取代呋喃（吡咯）的多组分串联合成方法；采用加入硅烷等还原剂策略，实现膦催化下多取代五元芳香杂环的多组分串联合成方法；探索原位形成的烯丙基磷叶立德与1,3-二烯等亲电试剂的[4 + 1]串联环化反应，实现膦催化的五元碳环和杂环化合物的新合成方法，并采用手性膦催化剂实现其相应的不对称转化。本项目不仅可以发展一系列磷试剂促进的有机合成新反应，而且可以实现重要五元环化合物的高效串联合成新方法，因而具有实际的研究价值和意义。

本项目主要开展了以下的研究工作：（1）基于原位形成的磷叶立德活性中间体，从简单易得的原料出发，实现了一系列高效构建五元环化合物的串联合成新方法，包括新颖的膦催化α-取代联烯酸酯与α,β-不饱和亚胺的[3+2]环化反应；一系列膦催化烯丙基衍生物与缺电子共轭体系的[4+1]环化反应；膦催化马来酰亚胺与缺电子1,3-二烯的[4+1]环化反应；双膦促进的两种不同活化烯之间的串联环化反应；叔膦参与的炔酯、醛与酰氯的多组分串联环化反应；以及Huisgen内盐参与的氮杂环形成反应。（2）采用加入还原剂的策略，探索了膦催化多取代五元芳香杂环的多组分串联合成方法，首次实现了硅烷参与的、膦催化端基活化烯与酰氯的多组分串联环化反应。（3）采用手性膦催化剂，实现了联烯酸酯与活化烯的不对称[3+2]环加成反应，以及烯丙基衍生物与缺电子1,3-二烯的不对称[4+1]环化反应，并取得了优良的对映体选择性。（4）发展了基于Kukhtin-Ramirez加合物的串联环化反应以及胺催化的串联环化反应。基于以上研究工作，迄今已发表21篇论文（平均IF>4.0），申请专利5项，圆满完成了本项目的研究任务。