含有吲哚母核的合成子参与的催化不对称串联环化反应

Developing new types of catalytic asymmetric cascade reactions featured by atom-, step-economy and high stereoselectivity is the current interest and future direction of modern organic synthesis. As such, the design and development of new building blocks has become an important task in the research field of catalytic asymmetric cascade reactions. The building blocks containing the indole core can be used for the construction of indole scaffolds with potential bioactivities. So, developing this class of building blocks and their involved catalytic asymmetric cascade reactions has great theoretical significance and applicable value. This project will focus on the problems in such building blocks and their involved catalytic asymmetric reactions to design and develop indolylmethanols and vinylindoles as building blocks, which have multiple reactive sites and can be easily activated by chiral catalysts. In addition, this project will design many catalytic asymmetric cascade cyclizations of these building blocks, mainly including catalytic asymmetric cascade cyclizations of 2-indolylmethanols, 3-vinyl-substituted 2-indolylmethanols, 4-indolylmethanols, 7-indolylmethanols, 3-alkyl-2-vinylindoles and 3-alkyl-7-vinylindoles. The activation mode of mono-catalysis or cooperative catalysis of chiral organocatalysts will be utilized to control the stereoselectivity of the reactions, which will efficiently construct chiral heterocyclic frameworks containing the indole core. Furthermore, the synthesized chiral indole derivatives will be subject to bioassay to find compounds with important bioactivities.

发展兼具原子、步骤经济性和高立体选择性的新型催化不对称串联反应是现代有机合成发展的方向，而设计和开发新型的合成子已成为催化不对称串联反应研究领域的重要任务。含有吲哚母核的合成子可用于构建具有潜在生物活性的吲哚骨架，开发该类合成子及其参与的催化不对称串联反应，具有重要的理论意义和应用价值。本项目针对含有吲哚母核的合成子及其参与的催化不对称反应中存在的问题，设计和开发既具有多活性中心又容易被手性催化剂活化的吲哚醇和吲哚烯作为合成子，设计它们参与的多种催化不对称串联环化反应，主要包括2-吲哚醇、C3烯基取代的2-吲哚醇、4-吲哚醇、7-吲哚醇、3-烷基-2-吲哚烯和3-烷基-7-吲哚烯参与的催化不对称串联环化反应。将采用手性有机小分子单一或联合催化的活化模式，控制反应的立体选择性，高效构建含有吲哚母核的手性杂环骨架。还将对合成的手性吲哚衍生物进行生物活性筛选，以发现具有重要生物活性的化合物。

含有吲哚母核的合成子可用于构建具有潜在生物活性的吲哚类手性杂环骨架，开发该类合成子及其参与的催化不对称串联反应，具有重要的理论意义和应用价值。在本项目中，我们设计和开发了吲哚醇、吲哚烯、芳基吲哚和氧化吲哚衍生物作为含有吲哚母核的合成子，实现了其参与的多种催化不对称串联环化反应和加成反应，高效、高对映选择性地构建了多种含有吲哚母核的中心手性和轴手性杂环骨架。研究内容主要包括：（一）实现了2-吲哚醇参与的催化不对称(4+3)和(3+3)环化反应、3-炔基2-吲哚醇参与的催化不对称(4+3)环化反应、3-烯基-2-吲哚醇参与的催化不对称串联环化反应、7-吲哚醇和2,3-双吲哚醇参与的催化不对称串联反应、3-吲哚醇参与的催化不对称串联反应；（二）实现了3-烷基-2-吲哚烯参与的催化不对称串联环化反应、3-吲哚烯参与的催化不对称(3+2)环化反应；（三）实现了芳基吲哚参与的催化不对称加成反应、3,3’-双吲哚参与的催化不对称加成反应、氧化吲哚衍生的苯乙烯作为合成子参与的催化不对称串联反应。通过这些反应，不仅构建了中心手性吲哚并六元杂环和七元杂环骨架、手性吲哚并环戊烷骨架、手性7-吲哚甲烷骨架、含有吲哚母核的手性色满骨架、手性二氢苯并吲哚骨架，而且构建了轴手性烯烃-吲哚骨架、3,3'-双吲哚骨架、萘基吲哚骨架、基于氧化吲哚的轴手性苯乙烯骨架。在此基础之上，对部分手性吲哚衍生物进行了细胞毒活性筛选，发现了一些具有抗肿瘤活性的化合物，为手性吲哚类化合物在新型手性药物研发中的应用提供了研究基础。此外，探索了轴手性吲哚衍生物的催化活性，研发了基于轴手性吲哚骨架的新型催化剂。