立体电子效应控制的糖羟基选择性保护策略

Organotin-mediated (espicially for dibutyltin oxide) regioselective protection has been extensively used in organic synthesis, espicially in carbohydrate synthesis for many years. However, the mechanistic origin of the resulting regioselectivity is still not clear.A general conception had been accepted that the regioselectivity was controlled by complex stannylene structure..By comparison of the steric and stereoelectronic effects controlling the geometry of five-membered rings formed from neighboring group participation, from intramolecular acyl group migration, or from orthoester transesterification on pyranoside rings, we try to propose a novel theory on the pattern resulting from the reaction with dibutyltin oxide. It is thus suggested that the regioselectivity of organotin-mediated protection is controlled by analogous steric and stereoelectronic effects as in neighboring group participation and acyl group migration, mainly dependent on the stereoelectronic effects of the pyranoside itself, and not related to complex stannylene structures. Furtherly, on the guidence of the new theory, we try to explore the organotin protection mechanism, develope organotin-mediated regioselective multiple carbohydrate protection, and develope a novel organosilicon-mediated regioselective carbohydrate protection.Compared to the organotin reagents, the silicon counterparts are associated with lower cost, lower toxicity, and are more easily acquired.

保护及保护基策略从来都是糖化学研究的核心问题之一。保护策略研究的核心是糖羟基的选择性保护问题，其中一种最常用的选择性保护方法是基于有机锡(特别是二丁基氧化锡)的羟基高选择性保护。尽管该方法因操作简便、选择性高已被广泛应用多年，但控制其选择性的机理至今仍不清楚。传统的观点认为其选择性受二丁基氧化锡与羟基生成的缩醛二聚体或多聚体控制。我们的最新研究表明，这种方法的高选择性并非由有机锡缩醛二聚体或多聚体控制，而是由糖环上羟基的立体构型及立体电子效应所决定。本项目将通过深入研究糖环上立体电子效应与选择性之间的关系，进一步研究选择性控制机理。由于新观点排除了有机锡缩醛中间体复杂结构对反应机理研究的干扰，我们可以基于糖环上的立体电子效应，深入研究有机锡方法糖羟基选择性保护的反应机理，从而发展新的糖羟基高选择性保护策略，特别是发展基于绿色无毒有机硅试剂的羟基保护策略，避免剧毒的有机锡试剂的使用。

保护及保护基策略从来都是糖化学研究的核心问题之一。保护策略研究的核心是糖羟基的选择性保护问题，其中一种最常用的选择性保护方法是基于有机锡(特别是二丁基氧化锡)的羟基高选择性保护。尽管该方法因操作简便、选择性高已被广泛应用多年，但由于其潜在的毒性，该方法不得不被更绿色的方法取代, 如使用催化剂量的有机锡试剂或使用其他绿色无毒的试剂。我们曾提出有机锡方法中其选择性并非由有机锡缩醛二聚体或多聚体控制，而是由糖环上羟基的立体构型及立体电子效应所决定。在该观点指导下，我们深入研究了有机锡方法糖羟基选择性苄基化保护的反应机理，从而发展出有机锡催化的羟基选择性苄基化保护策略。更进一步，我们发展了绿色无毒的有机铁和羧酸盐催化剂来催化羟基的高选择性烷基化和酰化，在保持或好于有机锡方法选择性基础上，完全避免了剧毒的有机锡试剂的使用。在研究羟基选择性酰基化的过程中，我们提出了氢键活化的酰基转移反应机理，并推翻了一个误导我们90多年的人名（Zemplen）反应。本项目在执行期间共发表基金标注论文16篇，SCI收录论文16篇，其中影响因子大于4论文9篇。