新型有机催化剂的设计及在不对称脱羧反应中的应用

Inspired by the biosynthesis of fatty acid and polyketide, the strategy of generation of ester enolate via decarboxylation of malonic acid derivatives is very attractive in organic synthesis, which forbids the use of strong base. Progress had been made in the application of this tactic in asymmetric decarboxylative protonation and decarboxylative C-C bond formation reaction, but the limited scope and low catalytic activity in asymmetric decarboxylative protonation, restricted reaction types in the asymmetric decarboxylative C-C bond formation reaction hampered the application of these methods in organic synthesis.. This project aimed at improving the catalytic activity and extending substrate scope towards the decarboxylative protonation by developing novel bifunctional catalysts, exploring the new electrophiles in the asymmetric decarboxylative C-C bond formation reaction, finally, the utilization of these methods in the synthesis of ibuprofen type drugs and natural products Amitorine A and B will also been investigated.

受到生物体内脂肪酸和聚酮合成的启发，通过丙二酸衍生物脱羧来产生羧酸烯醇离子的策略在有机合成中是非常具有吸引力的，因为该过程不需要使用强碱。这一策略在不对称脱羧质子化反应和碳碳键形成反应中广泛使用并且取得了一些进展，但是在不对称脱羧质子化反应中有限的底物范围，低的催化活性和选择性控制以及在不对称脱羧碳碳键形成反应中有限的反应类型，这些存在的问题制约了这些反应在有机合成中的运用。. 本项目主要想解决三个问题：一是通过发展新型的双功能有机小分子催化剂，提高不对称脱羧质子化反应中催化活性和对映选择性和进一步拓展反应的底物范围；二是寻找新的亲电试剂运用于不对称脱羧碳碳键形成反应，三是将这些不对称脱羧反应运用于布洛芬类药物和天然产物Amitorine A和B的合成中。

脱羧是在自然界中一种普遍的现象，根据历程的不同，其可以分为离子型或是自由型两类。通过离子型脱羧过程，我们首次实现了手性环己二胺衍生的双功能有机催化剂催化的开链丙二酸衍生物的高对映选择性脱羧质子化。该反应体系简单，催化剂易于制备，副产物少，产率高，对映选择性优秀（85-92%），为光学活性布洛芬类化合物的制备提供了一种绿色环保的新方法。其次，经由自由基脱羧的历程，我们成功发展了银催化的丙二酸衍生物自由基脱羧氟化反应，通过对反应溶剂和碱的合理选择，为偕二氟亚甲基或α-氟代羧酸化合物的合成提供了新的途径。该反应的特点包括使用易得的起始材料、可调的化学选择性和良好的官能团相容性。通过上述对丙二酸衍生物脱羧反应的研究，特别是自由基脱羧历程的研究，进一步发掘了丙二酸衍生物在有机合成中应用的潜力。