构筑含杂原子季碳中心的过渡金属催化新反应研究

The development of novel transition metal-catalyzed reactions for multifunctional group-substituted quaternary carbon centers based on efficient and precise academic principles, is a challenging research topic. On the basis of our previous work, we will continue to explore and deepen the research on the transition metal-, such as palladium-, copper-catalyzed new reactions for the efficient synthesis of quaternary carbon centers containing heteroatoms. The emphasis will be placed on the new ways of selectively introducing multifunctional groups into the unsaturated hydrocarbons. Some new carbon-carbon and carbon-heteroatom bond formations will be studied in detail, and some new methods for the construction of quaternary carbon centers bearing heteroatoms with applicability and diversity should be developed. Moreover, suitable substrates and intermediates would be designed to unravel the reaction mechanism. With the aid of calculation study, the key factors for the reaction selectivity will be investigated. In addition, the applications of these new methods in the synthesis of natural products and drug molecules will be also studied. This program will not only provide some new development in the field of transition metal-catalyzed new reactions and new methods, which will enrich the conatation of organic synthetic chemistry and green organic chemistry, but also has a certain role in promoting the development of biology, medicine and other related fields. The research is believed to have both scientific significance and potential practical value.

以高效、精准的设计理念，发展过渡金属催化的有机合成新反应以构筑多官能团取代的含杂原子季碳中心是具有挑战性的研究课题。本项目拟在前期工作的基础上继续探索和深化钯、铜等过渡金属催化高效构建含杂原子季碳中心的新反应，重点探究选择性引入多功能性官能团的新模式，发展一些不饱和键部分或完全断裂、形成新碳碳键以及碳杂原子键的新方法；利用反应导向性的调控，实现更具普适性和多样性的含杂原子季碳中心的高效构筑。通过实验方法（动力学、谱学、中间体捕捉分离、同位素跟踪）与理论计算方法等手段对反应机理进行研究，弄清含杂原子季碳中心形成过程中不同催化剂、反应介质和反应物之间的相互作用机制和内在本质规律；进一步将发展的方法学应用于天然产物及药物关键骨架的合成中。项目的完成不仅将发展过渡金属催化的新方法与新技术，丰富有机合成化学和绿色有机化学的内涵，还将促进生物、医药等相关领域的发展。研究具有重要的理论与现实意义。

以高效、精准的设计理念，发展过渡金属催化的有机合成新反应以构筑多官能团取代的含杂原子季碳中心是具有挑战性的研究课题。本项目拟在前期工作的基础上继续探索和深化钯、铜等过渡金属催化高效构建含杂原子季碳中心的新反应，重点探究选择性引入多功能性官能团的新模式，发展一些不饱和键部分或完全断裂、形成新碳碳键以及碳杂原子键的新方法；利用反应导向性的调控，实现更具普适性和多样性的含杂原子季碳中心的高效构筑。通过实验方法与理论计算方法等手段对反应机理进行研究，弄清含杂原子季碳中心形成过程中不同催化剂、反应介质和反应物之间的相互作用机制和内在本质规律；进一步将发展的方法学应用于天然产物及药物关键骨架的合成中。项目执行期间，共发表标注项目基金号SCI论文12篇，包括Sci. Adv. 1 篇，Org. Lett. 3 篇，Chem. Commun. 3 篇，Adv. Synth. Catal. 1 篇，ChemCatChem. 1 篇，J. Org. Chem. 2 篇，Chin. J. Chem. 1 篇；获授权发明专利2件；获教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学奖一等奖1项（2019年，排名第三）；2019-2022年期间共培养博士研究生2人、硕士研究生5人；1人获国家奖学金，1人获2020年广汽奖学金，1人获广东省化学会首届化学前沿青年学者研讨会最佳墙报奖；项目负责人获2021年广东省杰出青年基金资助，2022年入选国家万人计划青年拔尖人才。本项目的完成，不仅发展了一些高效高选择性构建含杂原子季碳中心的新方法，而且为功能化合物的合成提供了简洁高效的新策略，对丰富有机合成化学和绿色有机化学的内涵有一定的指导意义。