小环张力分子的不对称精准重组

Precise and controllable tandem asymmetric reactions over classical asymmetric syntheses are that at least two reactions can take place in a single operation under the same conditions to rapidly construct novel and complex chiral molecules in good yields and high stereoselectivities in a one pot manner. In this project, we will use chiral metal catalyzed precise and tandem ring-opening reactions of strained small rings to develop new asymmetric reactions; explore new reaction modes on asymmetric catalysis based on strained small rings; figure out their new catalytic abilities and mechanistic insights; and realize their stereoselective reconstructions. The main purpose of this project is to use metal catalysts such as Pd, Rh or coin metals such as Au, Ag or Pt to combine with various chiral ligands, giving new chiral metal catalysts. We will use these chiral metal catalysts to initiate the controllable ring-opening of functionalized strained small rings, realizing the controllable and adjustable domino reactions on the reaction routes and stereoselectivities. Typically, we will use 1) functional group directed controllable C-C bond cleavage and asymmetric reconstruction; 2) metal catalyst-based controllable C-C bond cleavage and asymmetric reconstruction; 3) cooperative catalysis directed controllable C-C bond cleavage and asymmetric reconstruction; for these transformations. On the basis of these new asymmetric catalysis strategies, the molecular complexity and diversity of chiral new compounds and the core structural motifs of biologically active compounds can be constructed in a highly efficient, controllable and simple manner.

精准可控的不对称串联反应是指多步反应在同一容器中以"一锅法"的方式发生，能够快速高效且高立体选择性地构建一些结构新颖且复杂的手性分子。在本项目中拟利用手性金属剂催化的一些小环张力分子的精准开环串联反应，发展新的不对称催化反应方法学，探索基于小环张力分子的不对称催化反应新模式，揭示出其新的催化反应性能和机制，实现它们的不对称精准重组。我们将使用过渡金属催化剂如金属钯、铑以及金、银和铂等贵金属催化剂通过和手性配体的结合制备得到新型的手性金属催化剂，进一步启动小环张力分子的定向开环和不对称精准重组，实现上述串联反应中的反应途径和反应产物立体选择性的精准调控。具体将应用: 导向基参与的碳-碳键的定向断裂与不对称精准重组；催化剂导向的碳-碳键的定向断裂与不对称精准重组；协同催化调控碳-碳键的定向断裂与不对称精准重组；三种策略高效和高选择性地合成一些结构新颖的手性化合物以及一些生物活性分子的核心骨架。

在整个项目执行期间，我们围绕金属催化的小环张力分子的反应化学开展了一系列研究工作，在基于金属催化的小环张力分子的不对称串联反应性能研究方面取得了一些较出色的研究成果。并且在此基础上进一步探索了金属卡宾和自由基等活性物种在小环张力分子的串联环化反应中的新模式和新机制。1) 对于亚甲基环丙烷张力分子和其他一些含有三元环结构的底物，发展了金卡宾和基于可见光介导的开环串联反应的新模式，合成了一些结构新颖的杂环和碳环化合物以及生物活性小分子；2) 对于亚乙烯基环丙烷张力分子建立了一些不对称开环串联反应的新方法，并且在此基础上合成了一系列结构新颖的杂环和碳环化合物；3) 对于一类双酯基取代的亚乙烯基环丙烷张力分子，发现了在金属钯催化下产生两性炔丙基活性物种的新机制，并且利用不同种类的膦配体，高效高选择性地合成了一些环系化合物。在整个项目执行期间，探索了金属催化、金卡宾和可见光介导的小环张力分子在合成化学中应用的新途径，并阐明了影响其活化小环张力分子及选择性转化的一些关键因素。发表研究论文14篇，具体包括: Angew. Chem. Int. Ed. 2篇，Adv. Synth. Catal. 1篇，Org. Lett. 3篇，Chem. Commun. 1篇，Org. Chem. Front. 1篇，Org. Biomol. Chem. 1篇，ACS Catal. 1篇，Chem. Sci. 3篇以及Chem. Rev. 1篇，完成了本项目预定的各项指标。