1,3-共轭二烯的高选择性双官能团化反应研究及其在天然产物全合成中的应用

Catalytic asymmetric difunctionalization of 1,3-diene is straightforward and one of the most powerful methods for the formation of carbon-carbon bond or carbon-heteroatom bond. Particularly, the tandem reaction could construct multiple chiral stereocenters at the same time. Therefore, the strategy is an extremely valuable and promising application in organic synthesis, especially in the synthesis of natural products. However, the study of catalytic asymmetric manner is limited and it remains a challenging task until now. There are two main reasons for this: (1) it is difficult to discover applicable and compatible electrophile and nucleophile for the tandem reaction. (2) it remains a challenge to achieve high regio- and enantioselectivity due to the multiple reactive sites of 1,3-diene. So, the development of highly regio- and enantioselective methods is desirable and has important scientific significance and application value. In this project, we will develop a series of catalytic asymmetric difunctionalization of 1,3-dienes in a highly regio- and enantioselective fashion by using novel ligands. Due to the special features of ligands, high regio- and enantioselectivity will be achieved and a series of novel multi-functional chiral compounds will be efficiently synthesized. In further, the strategy will be applied to synthesize natural products.

催化不对称的1,3-共轭二烯的双官能团化反应是能够同时构建多个新的化学键且同时构建多个手性立体中心最直接有效的方法。因此，该反应在有机合成特别是天然产物合成中是非常有应用价值。但是到目前为止，对1,3-共轭二烯的催化不对称双官能团化反应的研究却非常有限。其原因主要有两点：(1)很难找到合适的亲电和亲核试剂同时兼容在反应体系中并发生串联反应；(2)很难实现对1,3-共轭二烯的高区域选择性、高对映选择性的控制。因此，发展新的催化体系特别是新配体来实现1,3-共轭二烯的高区域选择性、对映选择性的双官能团化反应具有重要的科学意义和应用价值。本项目拟利用新型的手性配体来实现一系列1,3-共轭二烯的催化不对称双官能团化反应。通过调节手性配体来实现反应的区域及对映选择性的控制并实现一系列新颖的多官能团化的手性化合物的高效合成。在此基础上，进一步开展该不对称串联反应在天然产物合成中的应用。

在基金的支持下，我们实现了1,3-共轭二烯的高区域选择性的炔基化/芳基化反应，1,3-共轭二烯的高区域选择性的氢芳基化反应，1,3-共轭二烯的高区域选择性、高对映选择性硫芳基化/醚化反应，1,3-共轭二烯的发散性氢硫化反应和氢硫化/环化串联反应。并将发展的反应策略用于药物分子Tazarotene（他扎罗汀）和天然产物(-)-nicotlatone B, (-)-galbacin, (+)-ricciocarpin A, Galanthamine和 Crinamine的形式合成，还完成了天然产物(-)-herbertene和 (R)-dodecan-4-olide的全合成研究。总体顺利完成了预期的研究目标。另外，我们还开展了烯烃的双官能团化反应，包括烯烃的不对称硫化双官能团化反应，烯烃的不对称硫化/重排反应，芳烃的阻转选择性硫代反应。同时，设计、合成了BINOL和SPINOL骨架的两类手性路易斯碱催化剂和基于双苯磺酰亚胺骨架的亲电硫氰基和硒氰基试剂。在本项目基金的支持下，共发表高水平研究论文26篇，获授权专利1项，培养学生4名。