新型手性螺环吡咯烷催化剂及其在不对称合成中的应用

This project aims to explore a novel type of spiropyrrolidine-derived organo and organometallic catalysts. The design, preparation, and synthetic application of these catalysts will be investigated, with a focus on the development of novel and efficient asymmetric tandem reactions, such as Mannich/amidation, Michael addition/cyclization, dialkylation reactions, which will be further applied in the total syntheses of complex polycyclic natural products such as galanthamine, morphine,and hexahydropyrroloindole. The project will enable the improvement of more general spiropyrrolidine catalysts that are beneficial to the development of asymmetric synthetic methodologies for the construction of polycyclic carboskeleton, which is of great academic importance as well as potential industrial value for the synthesis of natural or pharmaceutical molecules.

本项目将开展基于螺环吡咯烷结构的手性小分子和金属配合物催化剂的设计、制备和合成应用研究，重点开展对新颖高效不对称串联Mannich/酰胺化、Michael加成/环化、双烷基化等反应的探索，并将这些串联反应运用于加兰他敏、吗啡、二聚六氢吡咯吲哚等复杂多环天然产物的全合成当中。该项目将完善提升普适性强的螺环吡咯烷催化剂，对构筑多环多中心的不对称合成方法学发展具有重要的学术意义，在天然产物和药物分子的合成中有潜在的工业应用价值。

手性有机小分子催化剂和配体在不对称合成研究中起到至关重要的作用。发展新颖的催化剂类型将能够促进不对称新反应的创制。基于氮杂螺环这一刚性、优势骨架，本项目开展了一系列新型手性螺环吡咯烷催化剂的设计与合成，并将其运用于催化多个具有合成应用价值的不对称新反应，最终实现对生物活性天然产物和药物的全合成。. 在该项目的资助下，我们设计并合成了螺环吡咯烷（SPD）衍生的二级胺、磺酰胺、硫脲和相转移小分子催化剂，实现了串联Michael加成/Robinson环化反应、酰胺化/Mannich/Wittig反应、5-苄基呋喃醛与β,γ-不饱和-α-酮酸酯的不对称共轭加成、不对称酰基转移反应和环己二酰胺不对称双烷基化反应，完成对(‒)-morphine、(‒)-galanthamine和 (‒)-lycoramine、naucleofficine I and II的全合成。同时，我们也设计并合成了螺环吡咯烷噁唑（SPDO）配体，将其运用于不对称2-取代吲哚与2-酯基醌和萘醌的偶联反应、不对称[3+2]环化反应、氧化交叉偶联反应和不对称Baeyer-Villiger氧化动力学拆分当中，合成了一系列手性2-芳基-2,3-二氢苯并呋喃、2-芳基-2,3-二氢苯并呋喃、3,3'-二取代-2-氨基-2'-羟基联萘和γ-取代-γ-丁内酯化合物。此外，本项目支持我们进一步发展新颖串联semipinacol重排反应，先后实现了催化不对称醛α位烷基化/semipinacol重排反应和Bischler-Napieralski/semipinacol重排反应。在此基础上，完成对 (+)-cerapicol和aspidofractinine生物碱的全合成。. 四年来，我们共发表SCI 论文23篇。项目负责人以第一发明人申请国家发明专利1项，其中1项已获授权。培养博士生14名，硕士生1名。