金催化的sp3碳-氢键的不对称氧化偶联

Gold-catalyzed activation of sp3C-H bonds and oxidative coupling is one of the most important researches in Gold chemistry. When reacted in the presence of external oxidants, gold catalysis is capable of catalyzing oxidative coupling reactions involving the formation of new C-C bonds. On the basis of our previous research on gold-catalyzed activation of sp3C-H bonds, this research project aims to realize the enantioselecive cross-dehydrogenative coupling of sp3C-H bonds catalyzed by "gold catalysis and chiral ligands". In this study, two main aspects of the enantioselecive cross-dehydrogenative coupling of sp3C-H bonds will be thoroughly analyzed: gold catalysis and chiral ligand. Gold catalyses with various valences would be researched and the effect of the external oxidants would also be considered. Through a series of screenings, the electronic and steric effect of the ligand would be examined. The mechanism of the reaction would also be studied through NMR, HPLC, X-ray analysis.

金催化的sp3碳-氢键的活化及氧化偶联是目前金化学的研究重点之一，在金催化剂的作用下高效高选择性的实现了碳-碳键的形成，大大提高了目标产物的合成效率。本课题旨在前期工作中已经取得的金催化的sp3碳-氢键的活化及氧化偶联的研究基础上，设计合成一系列手性配体，通过"金催化剂+手性配体"的形式，实现在对sp3碳-氢键的交叉脱氢偶联的催化中引入手性。研究不同价态的金催化剂的催化活性差异，及氧化剂在不同价态催化体系中所起到的作用。通过对手性配体的筛选，了解其电子、立体效应对其催化的sp3碳-氢键的活化的立体选择性的影响，并尝试解析手性配体在催化过程中如何实现对立体选择性的控制，从而实现高效高选择性的金催化的sp3碳-氢键的不对称活化。

该项目主要研究内容为金属催化下交叉脱氢偶联反应的研究。根据研究计划共进行了五个部分的工作，包括(1)金-噁唑啉配合物及铁盐催化的甘氨酸衍生物与烯烃、吲哚等的碳氢活化，以金-噁唑啉配合物作为催化剂，O2作为氧化剂条件下，可以较好的实现其与苯乙烯尤其衍生物的碳氢活化，并通过芳构化，合成一系列喹啉衍生物；(2)金配合物催化的醛腙的三氟甲基化，我们以三氟甲基亚磺酸钠作为三氟甲基试剂，在金配合物的催化下，醋酸碘苯作为氧化剂的条件下，实现了醛腙的三氟甲基化反应；(3)金配合物催化的芳基三唑与醛的碳氢活化，我们利用金配合物作为催化剂，通过芳基三唑和芳醛的碳氢活化和环化，避免了前体化合物的合成，一步、快速的合成了一系列2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物；(4)金催化的芳基二唑与醚类化合物的碳氢活化反应，我们以合成的金配合物作为催化剂，实现了醚类化合物a-碳氢键和芳基二唑上的N-H键的交叉脱氢偶联，其中醚包括：乙醚、四氢呋喃、1,4-二氧六环、四氢噻吩等；(5)铁催化的N-芳基四氢异喹啉a-sp3-C—H 键在空气中的氧化磷酸化，以FeCl3作为催化剂，空气作为氧化剂，在温和的条件下实现了叔胺氮的邻位碳原子上sp3-C—H键与亚磷酸二烷基酯、二芳基磷氧化合物的H—P键的交叉脱氢偶联。安全、方便、环境友好、高效地合成了一系列具有重要生物活性α-氨基磷酸酯化合物。