三烷基氧膦催化和参与的不对称反应研究

To the best of our knowledge, asymmetric trialkyl phosphine oxide-catalyzed reactions have not been reported. Therefore, this topic is a new area yet remained underdeveloped. This proposed project aims to develop some significant reactions and synthesize a library of new chiral trialkyl phophine oxide catalysts. Then we will study the stereocontrolling ability of these new catalysts. In addition, we will also study a range of challenging asymmetric reactions in which achiral trialkyl phosphine oxides act as key promoters. This research project mainly includes the following reactions: 1) chiral trialkyl phosphine oxide-catalyzed asymmetric 1,3-dichlorination reaction; 2）trialkyl phosphine oxide-promoted, H-bond-catalyzed asymmetric polyene reaction；3） halogencyclization reaction; 4) trialkyl phosphine oxide-promoted, H-bond-catalyzed asymmetric aminohalogenation reaction. This project will systematically study the role of trialkyl phosphine oxide, reveal the reaction mechanisms and obtain several classes of useful chiral compounds. Importantly, this project will provide results in the elucidation of the activation mode of trialkyl phosphine oxide catalysis, which will put forward some insights in the designing and developing new reactions in this field. The proposal in this project will make a significant complementation to the catalytic types of asymmetric catalysis.

手性三烷基氧膦单独催化的不对称反应未见报道，这是一个全新的有待开发的研究领域。本项目拟设计一些反应，合成一些手性三烷基氧膦催化剂并探讨其的立体控制作用。此外，还将研究非手性三烷基氧膦作为关键促进剂参与的一些有难度的不对称反应。具体包括以下反应：（1）手性三烷基氧膦催化的不对称1,3-二卤化反应；（2）在三烷基氧膦促进下，氢键催化的不对称卤代多烯环化反应和不对称卤素环化反应研究；（3）在三烷基氧膦促进下，氢键催化的不对称卤胺化反应。本项目将系统的研究三烷基氧膦作为催化剂和促进剂在这些反应中的作用，揭示反应机理，得到几类有用的手性化合物。重要的是，本项目的研究结果为三烷基氧膦催化模式提供一些理论和实验基础，为后续反应的设计提供启示和思路。这些结果将为不对称催化的类型做有意义的补充。

有机氧膦化合物是许多频繁使用的重要反应的废弃物，例如Wittig, Mitsunobu, Staudinger以及一些三烷基膦促进的反应，从原子经济性以及环境污染的角度出发，如何合理地利用这个副产物具有比较重要的理论和实践价值。此外，如何在离子对（如膦盐）之间加一个非共价作用力来显著提高反应的活性和立体/区域选择性是目前有机化学研究的难点之一。在过去三年中，本项目立足于有机氧膦化合物催化以及如何在离子对之间加一个非共价作用力来提高反应的活性以及选择性来发展新反应和新策略，取得了一些创新性成果。其中主要包括：（1）发展了三苯基氧膦催化的新反应，实现了不饱和酮酯的立体选择性1,3-二氯化反应，为氯代化合物的合成提供了一条独特的途径，并且新的反应机理对后续反应研究具有启示意义。（2）以三苯基氧膦为催化剂，成功实现了不饱和化合物的二溴化以及多溴化反应。以醛和Wittig试剂为起始原料，以高立体选择性得到了溴代的产物，特别是四溴化反应的发展为目前溴代反应方法学做了重要补充。（3）在离子对之间加一个非共价作用力来显著提高反应的活性和立体选择性，解决了反应活性低以及区域选择性难以控制的问题，发展了高区域选择性的不对称插烯Michael加成反应、接力催化反应以及实现了低活性底物的不对称动力学拆分。受该项目资助，在Angew. Chem. Int. Ed.、 Acc. Chem. Res.、Chem. Eur. J.、Chem. Commun.、 J. Org. Chem.等期刊已经发表论文7篇。此外，不对称动力学拆分以及不对称插烯加成/Stetter环化串联方面的研究工作已经完成了文章的撰写，准备投稿中。本项目的研究结果为有机氧膦化合物找到了新的应用价值，为其催化的反应提供了新的见解和设计反应的方向。此外，在离子对之间加非共价作用力来提高反应的活性和选择性的成功实践将为后续新反应的发展提供重要的启示和思路。