3-氧吲哚酮类化合物参与的有机催化不对称串联反应研究

The development of organocatalytic asymmetric cascade reactions is a green chemical process, which meets the requirement of global energy conservation and environmental protection. Furthermore, it is one of the frontier research areas of current organic chemistry. In contrast to the research on 2-oxindole derivatives, the exploration of novel reactions involving 3-oxindole derivatives is rare and especially, the development of asymmetric cascade reactions with this kind of substrates is a underdeveloped research field. To this end, the project proposed herein aims at developing diverse 3-oxindole derivatives which will further be applied to realize new type of organocatalytic asymmetric cascade reactions. Therefore, this project will make a significant complementation to the well established 2-oxindole chemistry. In this project, by strategically merging generic modes of the organocatalysis, we will carry out the research on organocatalytic asymmetric cascade reactions that comprises five different classes of 3-oxindole derivatives. A diverse array of new cascade reactions for the construction of complex chiral molecules are expected to be realized in this project.

有机催化不对称串联反应的发展是一个“绿色化学”过程，符合当前全球能源日益枯竭、环境等问题日益凸现的大环境要求，同时也是当前有机合成化学研究的前沿领域之一。与2-氧吲哚酮类化合物相比, 针对3-氧吲哚酮类化合物的研究却比较少见。其参与的不对称串联反应更是一个有待开发的领域。鉴于此，本项目拟针对五类3-氧吲哚酮类化合物，结合烯胺催化、亚胺离子催化、三烯胺催化、氢键催化和卡宾催化等基本有机催化模式，开展其在有机催化不对称串联反应方面的应用研究。以期开发出更多能参与不对称有机催化串联反应的3-氧吲哚酮类底物以及相应的新串联反应类型。从而在某种程度上对发展较为成熟的2-氧吲哚化学进行很好补充。

与2-氧吲哚酮类化合物相比, 3-氧吲哚酮类化合物参与的不对称反应研究相对较少。本项目围绕C2位四取代3-氧吲哚酮这类重要结构，开发3-氧吲哚酮底物参与的不对称反应在合成该类结构中的具体应用。通过项目的实施，我们合成了八类具有亲核活性的3-氧吲哚酮化合物并尝试其在不对称串联反应中的应用。在底物合成过程中我们开发了一种Pd(dba)2和XPhos配体催化3-氧吲哚酮C2位C(sp3)-H芳基化反应，这为亲核性C2位单芳基取代3-氧吲哚酮底物提供了一种高效合成的方法，解决了该类底物的合成难题。在不对称串联研究过程中，我们发现了3-氧吲哚酮类化合物参与的不对称硫杂Michael-Michael串联反应和自身的分子内环化反应，这将为吡咯并[1,2-a]吲哚和手性螺环[吲哚啉-2,3'-噻吩]结构的合成提供可能。另外，我们发展了一种金鸡纳碱衍生的芳酸类催化剂催化3-氧吲哚酮参与的不对称α-硫化反应，这为C2位含有S和N双杂原子季碳中心的3-氧吲哚酮骨架的手性构建提供了一种新的策略。综上所述，本项目实施结果将为3-氧吲哚酮类底物的合成及其参与的不对称反应研究提供一定的理论基础和实验数据。