P-手性叔膦及其氧化物催化的不对称有机反应研究

Asymmetric catalysis provides a promising protocol to produce chiral compounds. Development of highly efficent asymmetric synthetic reactions has long been a challenging research topic and a hot research spot. This project aims to develop a series of asymmetric synthetic reactions catalyzed by P-stereogenic phosphines or their oxides as organocatalysts. The primary objectives include: by using P-stereogenic phosphines, developing asymmetric [4 + 1] annulation reactions between electron-deficient conjugated systems and allylic carbonates or maleimides, which provide highly enantioselective new synthetic methods for five-membered carbocycles and heterocycles; investigating P-chiral phosphine-catalyzed asymmetric [3 + 2] annulation reaction of alpha-substituted allenoates with unsaturated imines to develop highly enantioselective synthesis of cyclopentenes; by using P-chiral phosphine oxides as Lewis base organocatalysts, developing asymmetric allylation reactions of aldehydes or ketones with allyltrichlorosilanes and silicon reagent-involved asymmetric double aldol reactions of aldehydes and ketones. This project will not only develop a series of important asymmetric organic reactions, but also advance the application of P-chirality in the asymmetric catalysis. Accordingly, it is of substantial scientific significance and academic value.

不对称催化是获取手性化合物的理想途径，发展高效的不对称有机合成反应是有机化学领域的挑战性课题和研究热点。本项目拟采用P-手性叔膦及其氧化物作为有机催化剂，实现P-手性化合物催化的不对称有机合成反应。具体研究内容包括：采用P-手性叔膦催化剂，实现系列缺电子共轭体系与烯丙基碳酸酯或马来酰亚胺的不对称[4 + 1]环化反应，发展高度对映体选择性合成五元碳环和杂环化合物的新方法；研究P-手性叔膦催化alpha-取代联烯酸酯与不饱和亚胺的不对称[3 + 2]环化反应，实现高度对映体选择性合成环戊烯化合物的新方法；采用P-手性膦氧化物作为路易斯碱催化剂，实现烯丙基三氯硅烷与醛、酮的不对称烯丙基化反应，以及硅试剂参与的醛、酮不对称双aldol反应。通过本项目的实施，不仅可以实现具有重要合成价值的不对称有机反应，而且可以促进P-手性元素在不对称催化中的应用，因而具有较高的科学意义和研究价值。

本项目主要开展了以下研究工作：（1）探索了P-手性叔膦及其他手性试剂催化缺电子4π共轭体系与磷叶立德等活性中间体的不对称[4+1]环化反应，实现了一系列高度对映选择性合成五元环化合物的新方法，包括新颖的P-手性POP膦及手性亚砜膦催化α,β-不饱和亚胺与烯丙基碳酸酯的不对称[4+1]环化反应；非手性膦或P-手性双环膦催化o-羟基（氨基）苯乙酮酸酯与烯丙基碳酸酯的[4+1]环化反应；手性胺催化硝基烯与烯丙基醋酸酯的不对称[4+1]环化反应；以及P-手性双环膦催化缺电子1,3-二烯与烯丙基碳酸酯的不对称[4+1]环化反应，并且均取得了优良的对映选择性。（2）研究了P-手性膦氧化物催化烯醇硅醚与醛、酮化合物的不对称aldol反应，首次实现了P-手性单膦氧化物催化的不对称aldol反应，并取得良好的对映选择性。（3）采用手性仲胺催化剂，实现了邻羟基肉桂醛与五价P-H试剂的不对称串联环化反应，并取得了优良的对映选择性。（4）发展了基于Huisgen内盐、Kukhtin-Ramirez加合物的串联环化反应以及磁性纳米粒子负载的手性胺催化的不对称Michael加成反应。基于以上研究工作，迄今已发表11篇论文（平均IF>4.0），申请专利4项，圆满完成了本项目的研究任务。