发展金属催化的烯基环丁烷、烯基氮杂环丁烷及烯基氧杂环丁烷参与的不对称环加成反应

In this project, metal-catalyzed asymmetric cycloadditions of vinylcyclobutanes, vinylazetidines and vinyloxetanes with a variety of electrophilic reagents will be explored. Vinylcyclobutanes, vinylazetidines and vinyloxetanes could be activated to generate π-allyl metal intermediates catalyzed by metal catalyst, and the intermediates could be used as four-membered or six-membered synthons to form N- or O-containing heterocycles. However, this research area is still in its infancy, especially in catalytic asymmetric cycloadditions. We anticipate to achieve metal-catalyzed enantioselective [4+n] and [6+n] cycloadditions of vinylcyclobutanes, vinylazetidines and vinyloxetanes with electron-deficient alkenes, alkynes, imines, aldehydes, ketones, Isocyanates and 1,3-dipoles，and develop economic and efficient methods to form chiral heterocyclic compounds. This program will make contributions to chiral drug discovery.

本项目基于之前实现的钯催化的烯基环氧乙烷与偶氮次甲基亚胺的[5+4]环加成反应，拟发展金属催化的烯基环丁烷、烯基氮杂环丁烷以及烯基氧杂环丁烷与各类亲电试剂的不对称环加成反应。在金属催化下，以上三类底物易开环生成两性离子π-烯丙基金属中间体，可作为四元以及六元合成子参与一系列的环加成反应，以合成多元含氮含氧杂环化合物，但此研究领域仍然处于起步阶段，尤其是不对称催化合成方面，因此，我们将对金属催化的烯基环丁烷、烯基氮杂环丁烷以及烯基氧杂环丁烷与贫电烯烃、炔烃、亚胺、醛、酮、异氰酸酯、1,3-偶极子的不对称[4+n]和[6+n]环加成反应进行探索，并揭示不对称反应机理。本项目的实现，将为经济、高效合成多元手性杂环化合物提供新方法，为新型手性药物的研发提供理论依据。

金属催化以及有机催化的环化反应一直是用于构建杂环化合物的重要手段。本项目主要围绕金属钯以及有机碱催化剂催化下的原位生成的两性离子与各种亲电试剂的一系列环化反应，构建了一系列含氮含氧杂环化合物，后续我们将对合成的杂环化合物进行药理活性的测试，以期发现具有良好生物活性的杂环化合物，为新药的研发提供可筛选化合物。主要成果包括：（1）初步实现了“钯催化的烯基氧杂环丁烷与巴比妥酸衍生的贫电烯烃的[6+2]环加成反应”以及“钯催化的烯基氧杂环丁烷与异喹啉衍生的偶氮次甲基亚胺的[6+3]环加成反应”。（2）发展了1-二氮杂烯烃与α-卤代乙酰胺的多米诺氮杂迈克尔/SN2环化反应合成1,4-二氮杂庚酮衍生物。（3）实现了布朗斯特碱催化的α-亚烷基琥珀酰亚胺与5-烯基噻唑酮的串联[2+4]环化/互变异构/芳构化反应。（4）DBU催化的3-苯甲酰甲基香豆素与环状1-氮杂双烯体的[3+2]环加成反应。通过本项目的研究，以本项目标注发表的SCI论文6篇，分别发表在Organic &Biomolecular Chemistry，Advanced Synthesis & Catalysis，RSC Advances以及Journal of Hazardous Materials，申请发明专利1项（申请中），参加学术会议1次，现指导研究生1名。