新型手性氧膦试剂的设计、合成及其在不对称反应中的应用

Chiral compounds have been widely used in many fields, such as medicine, pesticide and materials. Asymmetric catalysis is one of the most important methods for the synthesis of chiral compounds. Chiral catalysts and chiral ligands play a crucial role in asymmetric reactions. The design and synthesis of novel and efficient chiral catalysts/ligands has been one hotspot in the field of asymmetric catalysis. Chiral phosphine oxides are widely used as ligands or organocatalysts in asymmetric reactions, which make them valuable for numerous types of synthetic applications. In this project, we aim to synthesize a series of novel enantiomerically pure phosphine dioxides from triphenylphosphine oxide as the starting material through a chiral induction strategy. Meanwhile, we propose another approach to design novel chiral phosphine oxides based on pyrrolidine backbones via an asymmetric [3+2] cycloaddition. These chiral phosphine oxides can be reduced to a large variety of chiral phosphine ligands/catalysts. Furthermore, readily available phosphine oxides will be investigated as organocatalysts in asymmetric transformations such as catalytic enantioselective electrophilic cyclization of tetra-substituted alkenes or alkynes. We believe this new class of catalysts could be able to promote the development of asymmetric catalytic systems for the preparation of heterocyclic compounds with high enantioselectivity and generality.

手性化合物广泛应用于医药、农药及材料等多个领域。不对称催化是合成手性化合物的重要方法之一,在不对称催化反应中,手性催化剂和手性配体起到了至关重要的作用。设计合成新型高效的手性催化剂/配体一直是不对称催化领域的研究热点之一。手性氧膦作为配体和有机小分子催化剂在不对称反应中有着重要应用，因此合成此类化合物具有重要的意义。本研究拟从三苯氧磷出发，通过手性诱导的策略，相继合成一系列结构新颖的手性氧膦化合物，以期将其应用于不对称反应中；同时，我们通过[3+2]环加成的策略，设计合成一种新颖的、基于四氢吡咯骨架的手性双氧膦化合物。这些氧膦化合物可以在还原剂作用下还原为手性膦化合物。在此基础上，我们将研究新型手性氧膦化合物作为有机小分子催化剂在不对称反应中的应用，如：四取代烯烃及炔烃的不对称亲电环化反应等，发展高效的不对称催化体系，提高反应的对映选择性和底物普适性，高效构建结构多样的手性杂环化合物。

不对称催化是合成手性化合物的重要方法之一,在不对称催化反应中,手性催化剂和手性配体起到了至关重要的作用。设计合成新型高效的手性催化剂/配体一直是不对称催化领域的研究热点之一。手性氧膦作为配体和有机小分子催化剂在不对称反应中有着重要应用。但是，合成手性氧膦的方法还很有限，进而也限制了它们的应用。基于我们前期的工作，在本项目中成功设计合成了基于四氢吡咯烷骨架的手性氧膦配体，该类配体在不对称Aldol反应和金催化的串联环化反应中表现了中等的催化活性和对映选择性。同时通过手性膦催化的烯丙基化反应和钯催化炔烃的不对称氢膦化反应，成功地合成了多种类型的膦手性膦氧化合物。在此基础上，进行了过渡金属催化的不对称环化反应研究，通过大量手性膦配体的调控筛选，实现了1）金催化的烯炔酮与异苯并呋喃的不对称[4+3]环加成反应；2）金催化的重氮与烯胺的不对称环丙烷化反应；3）铜催化的缺电子烯烃和双戊酰二硼的串联环化反应；4）钯催化的烯烃的不对称碳杂官能团化反应。这些条件温和、原子经济性的合成路线为手性环状化合物和杂环化合物的合成提供了简单便捷的合成策略。