手性阴离子功能化吡啶并三唑卡宾的合成与催化性能研究

Recently, synthesis and catalytic applications of chiral anionic functionalized N-heterocyclic carbenes have emerged as an important field in organic chemistry. Based on the research and development trends of current domestic and international chiral anionic functionalized N-heterocyclic carbenes and our previous work, we will prepare a series of chiral anionic functionalized N-heterocyclic carbene derivatives as well as the related metal complexes (eg. NHC-Cu) bearing a plane pyrido[1,2-a][1,2,4]triazole framework as the precursor, and investigate the catalytic activity and enantioselectivity of these N-heterocyclic carbenes copper complexes in several asymmetric catalytic reaction, which can provide an efficient synthetic route to the chiral nitrogen-containing heterocycles or the alkynyl alcohol found in biologically active molecules. On the basis of the molecular simulation methods (DFT), NMR, mass spectrometry and separation of organometallic intermediates, we would comprehensively understand the catalytic reaction mechanism and the relationship between the structure and the catalytic properties of catalysts, and thus, obtain a batch of anionic chiral N-heterocyclic carbene copper complexes with high catalytic efficiency and selectivity. The implementation of the project would provide an avenue for developing a simple and general synthetic route to the chiral anionic functionalized triazole carbene precursor and enrich the variety of NHC catalysts, which has important theoretical significance and value of innovation in N-heterocyclic carbene chemistry.

手性阴离子功能化N-杂环卡宾的合成及催化应用是当前有机化学研究的一个重要领域。结合当前国内外手性阴离子型N-杂环卡宾的研究发展趋势，在前期相关工作基础之上，合成一系列以具有平面特性的吡啶并三唑为前驱体的手性阴离子型N-杂环卡宾配体及其金属(Cu)配合物，探索该类 N-杂环卡宾Cu配合物在几类不对称催化体系中的催化活性和选择性，拓展底物的普适性范围，为合成含有手性含氮杂环结构或手性炔醇单元的生物活性分子提供高效的合成途径。将分子模拟(DFT)、NMR、质谱以及有机金属中间体的分离等手段有机结合，全面认识催化反应机理，理清催化剂的结构与催化性能之间的联系，开发出一类高效、高选择性的手性阴离子型N-杂环卡宾Cu催化剂。项目的实施将有助于发展简单通用的、手性三唑卡宾前体的合成新方法，丰富N-杂环卡宾催化剂的种类，对于拓展N-杂环卡宾化学的研究领域具有重要的理论意义和创新价值。

手性阴离子功能化N-杂环卡宾的合成及催化应用是当前有机化学研究的一个重要领域。在前期相关工作基础之上，设计并合成十余种以具有平面特性的吡啶并三唑为前驱体的，手性氨基、羟基、噁唑啉等功能基团修饰的手性阴离子型N-杂环三唑鎓盐，探索了该类 N-杂环卡宾及其过渡金属铜配合物在几类不对称催化体系中的催化活性和选择性，以期为合成含有手性含氮杂环结构或手性炔醇单元的生物活性分子提供高效的合成途径。尽管这些N-杂环卡宾-铜配位催化体系未能在预期的催化体系中展现出理想的催化活性，但联萘酚催化体系却顺利实现了脂肪端炔、连二炔对醛的不对称加成，并完成了一系列人参炔醇类似物的全合成，这些人参炔醇类似物的抗癌和抗阿尔茨海默病的活性正在研究中，顺利完成了本项目预期目标。发表了学术论文三篇，会议论文一篇，授权发明专利一项，申请发明专利一项。总体而言，本项目发展了一种简单通用的、手性三唑卡宾前体的合成新方法，丰富N-杂环卡宾催化剂的种类，进一步探索了吡啶并三唑卡宾的反应性质，对于拓展N-杂环卡宾化学的研究领域具有重要的理论意义和创新价值。