硼催化芳环和异戊二烯的异戊烯基化/反式异戊烯基化反应

The prenyl and tert-prenyl groups are prevalent in a wide range of natural products and bioactive molecules. Catalytic prenylation and reverse-prenylation of aromatics, which is arguably the most simple and straightforward route to introduce prenyl and tert-prenyl groups, have drawn tremendous attention over the past decade. Among them, great progress has been achieved in transition-metal catalysis, while metal-free catalytic systems are rare. Considering isoprene is a cheap, easily-available and renewable bulk chemical in industry, this proposal focuses on the development of efficient boron catalyst to promote prenylation/reverse-prenylation of aromatics with isoprene. It is found that the prenylation of N,N-dimethylaniline with isoprene can proceed smoothly in the presence of B(C6F5)3. Based on this preliminary result, the future research will study the effects of different boron catalysts on the reaction in details to find the essence in controlling the selectivity and give reasonable mechanism. Additional efforts will be devoted to designing new boron catalysts to switch the selectivity to reverse-prenylation pathway.

异戊烯基和叔异戊烯基广泛存在于众多天然产物和生物活性分子中。芳环的异戊烯基化和反式异戊烯基化反应是引入这两种基团的简单直接方法，因此，其催化体系的发展近年来备受关注。其中，过渡金属催化体系已经取得了很大进展，但无金属催化体系研究还相对较少。本研究设想采用廉价易得、可再生的异戊二烯作为原料，发展高效硼催化剂，促进其和芳环的异戊烯基化/反式异戊烯基反应。本项目已初步发现，B(C6F5)3可以催化N,N-二甲基苯胺和异戊二烯的异戊烯基化反应。在此结果上，本项目将详细研究硼催化剂性质对反应选择性的影响，发现催化剂调控选择性变化的本质，提出合理的作用机理，并设计新的硼催化剂，提高反式异戊烯基化反应的选择性。

戊烯基化反应是自然界的基本过程，很多天然产物，如萜类与生物碱，都具有戊烯基官能团。在生物体中，戊烯基的引入，是以异戊烯基焦磷酸或二甲基丙烯基焦磷酸为前体，然后经过酶催化实现的。仿照生物过程，发展化学催化方法，实现戊烯基化反应具有重要的科学意义。本项目主要研究内容是选择大宗化学品异戊二烯作为戊烯基前体，发展不同的催化体系，调控戊烯基化反应的区域、化学和位点选择性。主要进展包括，1）金属-氢催化吲哚与异戊二烯的戊烯基化反应，通过调节活性催化剂金属-氢物种，实现了吲哚和异戊二烯的发散型戊烯基化反应，具有高的选择性和原子经济性。2）酸催化香豆素与异戊二烯的环状异戊烯基化反应，通过选择不同类型的酸催化剂，调控环化反应的区域选择性。3）酸催化1,3-环二酮的选择性C-，O-异戊烯基化反应，通过改变酸催化剂种类，实现了位点选择性的调控。4）催化吲哚的C2异戊烯基化反应，并用于肽的后期修饰与快速精准合成吲哚生物碱tryprostatin B。