钯催化不对称脱羧环加成反应构建多官能化季碳手性中心

The enantioselective construction of quarternary stereogenic centers is one of most challenging tasks in the field of asymmetric catalysis. In this project, we will establish and develop an efficient asymmetirc catalytic method for the construction of quaternery stereocenters through a synthetic strategy of palladium-catalyzed asymmetric decarboxylative cycloaddition. We will systematically study that Pd-catalyzed asymmetric decarboxylative cycloaddition of vinyl cyclic carbonates with various unsaturated electrophiles to synthesis of diverse multi-functionalized chiral compounds with quaternary carbon centers. High yields and high stereoselectivities of the reactions will be achieved by the screening of chiral ligands, using cooperative catalytic system and the optimization of the reaction conditions. We will sduty that the reaction mechanism and stereochemical mode to realise asymmetric induction of the chiral ligands, and make the synthetic mathods having broad generality. Through these studies, we will establish effcient and widely applicable methods for the asymmetic synthesis of multi-functionalized quaternary stereogenic ceters. These studies will provide new synthetic protocols for the construction of quaternary carbon stereogenic centers, and diverse chiral building blocks with quaternery carbon centers for the synthesis of important biologically active compounds.

对映选择性地构建季碳手性中心一直是不对称催化领域最为挑战性的课题之一。本项目我们将利用钯催化的不对称脱羧环加成反应的合成策略，建立和发展具有自主知识产权的构建季碳手性中心的不对称催化合成方法学。我们将系统地研究钯催化的乙烯基环状碳酸酯与各种不饱和亲电试剂的不对称脱羧环加成反应，有效构建结构多样的含季碳手性中心的分子砌块。课题将通过手性配体的筛选、协同催化体系的建立、以及反应条件的优化等手段，实现催化反应的高产率与高立体选择性。我们将通过催化反应的反应机理与立体化学的研究，认识手性配体的不对称诱导规律，拓展反应的适用范围。通过本课题的研究，我们将发展制备结构多样的多官能取代手性季碳化合物的高效、广泛适用的催化不对称合成技术，为手性季碳化合物的合成提供一种新的有效途径，为重要生理活性化合物的合成提供一系列的季碳手性分子砌块。

四取代手性中心（如全碳季碳手性中心、手性叔醇、手性α-叔胺）作为重要的结构单元广泛存在于手性药物及具有生理活性的天然产物中。因此，开发高效、高立体选择性、广泛适用的不对称催化的方法构建这类四取代手性中心化合物具有重要的科学和现实意义。本项目根据项目的研究目标和研究计划，进行了钯催化不对称脱羧环加成反应研究，成功实现了乙烯基碳酸乙烯酯（VECs）与亚胺、3-氰基色酮、硝基烯烃类化合物、醛的不对称脱羧环加成反应，研究了反应机理及立体化学模型，并导入了协同催化的策略，为多官能化四取代手性中心化合物的构建提供了高效的催化不对称合成方法学。我们将该钯催化脱羧环加成反应进一步拓展到了乙烯基氧杂环丁烷、乙烯基六元环碳酸酯、及含氮烯丙基给体化合物的不对称烯丙基环加成反应，为官能化的手性砌块的合成提供了高效的不对称催化合成方法学。我们还通过钯配合物与硼试剂的协同催化策略，实现了VECs与水、醇、二醇的不对称烯丙基羟基化反应和醚化反应，高区域及对映选择性地构建了手性叔醇类化合物。对反应机理与立体选择性控制也进行了深入的研究，为该合成方法学的广泛应用奠定了基础。我们还对钯催化烯丙基取代反应的区域选择性控制方面进行了研究，通过协同催化和烯丙基底物与亲核试剂的氢键作用有效控制了反应的区域选择性。通过本项目的资助，以本课题为第一标注发表了包括J. Am. Chem. Soc.在内的SCI论文11篇，申请专利5项，其中3项已授权，完成了项目预定的计划内容和预期的研究目标。