烯炔及其衍生联烯的不对称还原环化反应研究

We envisage to develop an asymmetric reductive cyclization reaction where using the first-row transition metals (Fe, Co, Ni) as catalyst, and enynes and their derived allenes as substrates, giving a new approach for the synthesis of chiral cyclic compound. As this structure is the core unit of most physiologically activity natural products and drug molecules, its synthetic methodology has attracted the interest of synthetic chemists. Among, the asymmetric cyclization reaction of enyens is one of the most effective methods, the isomerization reaction method which widely used in the synthesis required for the precious transition metal catalysts. However, the combination of a low-cost transition metal catalyst and a reductant could initiate the reductive cyclization reaction, giving a monoalkene cyclic compound with a latent chiral property. So, the purpose of study is to obtain a green protocol for synthesis of a chiral ring compound using of chiral complex of low-cost transition metals as a catalyst. 1,6-/1,7-enynes and their derived allenes will be used in the synthesis of a wide range of chiral five- and six-membered cyclic compounds, both hetero-atoms contained and all carbon atoms cycles will be investigated; the cyclohexadienone-contained enynes and their allenes will be investigated under asymmetric reduction cyclization condition, synthesis of two and three chiral center contained bicyclic compounds; study the mechanism of the reaction and the factor of the enantioselective control on the product formation. The successful implementation of this project will be an important extension of the asymmetric reduction of the cyclization reactions.

本项目拟发展廉价第一过渡系金属（铁，钴，镍）催化烯炔及其衍生联烯的不对称还原环化反应，构建含手性中心的环状化合物。由于该结构是很多具有生理活性的天然产物和药物分子的核心单元，其合成吸引了广大化学工作者的研究兴趣。其中烯炔的不对称环化反应是一条有效途径，但是广泛被采用的环异构化方法依赖于贵重过渡金属催化剂。然而廉价的过渡金属在还原剂存在的条件可以催化还原环化反应，合成具有潜手性的单烯环状化合物。因此本研究将以廉价过渡金属的手性复合物为催化剂，构建绿色合成手性环状化合物的反应体系。1,6-/1,7-烯炔及其衍生的联烯化合物将被用于多种含杂原子、全碳原子的手性五元和六元环状化合物的合成研究；含环己二烯酮对称结构单元的烯炔和联烯用于不对称还原环化的去对称化反应研究，构建具有多个手性碳原子中心的桥环化合物；研究反应的机理和控制反应非对映选择性的因素。该项目的成功实施将是不对称还原环化反应的重要拓展。

我们按照项目申请书和任务书确定的研究计划，对1,6-烯炔及其衍生联烯进行了测试。尝试了包括反应温度，金属催化剂，还原剂或氢原子供体等一系列反应条件，虽取得了部分突破，观察到了还原环化反应产物的产生，但同时反应伴随环异构化副反应，且两种反应产物难于分离，未取得令人满意的结果。我们对实验方案进行了调整，对1,6-烯炔的原子转移自由基环化反应进行了相关研究，发展了几种结构复杂杂环化合物的高效合成方法，已经发表研究论文7篇。.1）可见光促进的芳基或烷基磺酰氯与1,6-烯炔在可见光条件下进行的的氯化磺酰环化反应，在室温下合成了一系列含氯烷基及砜基的杂环化合物。这一高原子经济性及反应剂量可以放大表明该合成方法具有较高的工业化应用前景。.2）通过含吸电子基团磺酰自由基快速脱去二氧化硫分子的特性，我们发展了三氟/氯磺酰氯与1,6-烯炔在可见光条件下反应，构建一系列含氯原子及三氟/氯甲基的吡咯化合物和多取代的环戊烷。这给该类含三氟甲基杂环化合物的药物前体分子提供了一条新的合成方法，大大地节省了反应成本。.3）化学剂量银所促进的磷原子自由基的形成及其在芳基丙炔酸酯及酰胺等衍生物膦化环化反应中的应用，针对不同反应底物，反应表现处不同的区域选择性，从而导致多种反应产物的合成。详细的机理研究表明该酰胺与二芳基磷氧之间的氢键是导致不同区域选择性的关键因素。.4）可见光条件下，无金属的有机染料为光敏剂，实现了1,6-烯炔的氢化膦化和氢化硅化环化反应，在无需氢原子转移共催化剂的条件下合成含硅烷基或膦杂环化合物。机理表明光敏剂激发态的双自由基具有攫取氢原子而产生相应自由基的能力。为该类化合物的合成提供了一条新的路径。.5）铜催化溴代二氟甲基环化反应，合成了一系列含烯基溴及二氟甲基的杂环化合物，为该杂环化合物的制备提供了一条新的合成方法。.6）可见光促进的1,6-烯炔的双芳基硒环化，为含硒的杂环化合物的合成提供了一条绿色路径。