基于含硝基两性离子烯丙基钯中间体的不对称协同催化环加成反应研究

The development of asymmetric synthetic method for the synthesis of muti-functionalized chiral cyclic compounds is a important research project in organic synthetic chemistry. In this project, we will develop asymmetric cycloaddition reaction based on zwitterionic allylpalladium intermediates bearing nitro group, providing an asymmetirc catalytic method for the construction of chiral muti-substituted cyclic compounds with structural diversity. Based on synergistic catalysis strategy using chiral palladium complex and chiral thioureas or squaramides, we will design and synthesis novel allylic donor compound with nitro group, and will systematically study that asymmetric cycloaddition of the allylic donor with various unsaturated electrophiles to synthesis of diverse multi-functionalized chiral cyclic compounds with highly efficiency. High yields and high stereoselectivities of the reactions will be achieved by the screening of chiral ligands and chiral organocatalysts and the optimization of the reaction conditions. We will sduty that the reaction mechanism and stereochemical mode to realise key fact for the catalytic reactions, and the synergistic effect for reactivities and stereoselectivities for the cycloaddition reactions. Through these studies, we will establish effcient and widely applicable methods for the asymmetic synthesis of multi-functionalized cyclic compounds. These studies will provide new synthetic protocols for the construction of chiral cyclic compounds, which will be useful chiral building blocks for the synthesis of important biologically active compounds and natural products.

开发制备多官能取代手性环状化合物的不对称合成方法是有机合成化学的重要研究课题。本课题我们将基于含硝基的两性离子烯丙基钯中间体开发不对称环加成反应，提供构建结构多样的多取代手性环状化合物的不对称催化合成方法学。我们将设计和合成全新的含硝基烯丙基给体化合物，利用手性钯配合物与手性硫脲或手性方酰胺催化剂的协同催化策略，系统地研究该烯丙基给体与各种不饱和亲电试剂的不对称环加成反应，有效构建结构多样的多官能化手性环状化合物。课题将通过手性配体和手性有机催化剂的筛选及反应条件的优化等手段，实现催化反应的高产率与高立体选择性。我们将深入研究究催化反应的反应机理与立体选择性模型，认识和理解影响催化反应的关键因素，以及手性配体与手性有机催化剂的协同作用对反应活性及立体选择性的影响，为多取代、多官能化手性环状化合物的制备提供高效的不对称催化合成方法学，并为该方法学在天然产物及手性药物合成中的应用奠定基础。

手性杂环化合物是具有生理活性的天然产物和手性药物的重要结构单元，因此开发手性杂环化合物的高效的不对称催化合成方法具有重要的科学意义。本项目根据项目的研究目标和研究计划，进行了含硝基烯丙基给体类化合物的钯催化不对称环加成反应研究，实现了该反应的高催化活性和立体选择性。并通过反应机理的研究，发现了该反应通过硝基两性离子烯丙基钯中间体进行，利用理论计算说明了反应的立体选择性控制，为重要的手性杂环化合物的合成提供了高效的不对称催化合成方法。通过本项目的支持，我们还将该合成方法学拓展到了含氮烯丙基给体化合物以及乙烯基碳酸乙烯酯类烯丙基给体化合物的钯催化不对称环加成反应研究中，进行了这些烯丙基给体化合物与多种不饱和亲电试剂的不对称烯丙基环加成反应研究，部分反应导入了协同催化策略，研究了反应机理及立体选项模型，实现了这些反应的高产率与高立体选择性控制，为多取代手性杂环化合物的构建提供了高效的不对称催化合成方法。我们还研究了联烯醇与芳基碘及Michael受体的三组分钯催化不对称烯丙基环加成反应，为多官能化手性四氢呋喃的合成提供了高效的催化不对称合成方法。利用上述钯催化不对称烯丙基环加成反应为关键步骤，成功实现了多种木脂素类天然产物的立体选择性全合成，为鬼臼毒素类天然产物的结构修饰和新型抗肿瘤候选物质的开发奠定了基础。通过本项目的资助，以本课题为第一标注发表SCI论文10篇，以第二标注发表SCI论文6篇，中国发明专利授权2项，培养了博士后1名，博士生4名，硕士生2名，完成了项目预定的计划内容和预期研究目标。