水溶性N-杂环卡宾过渡金属化合物合成及其水相催化

Transition metal catalyzed cross-coupling reactions are the most efficient approaches for the construction of C-C and C-heteroatom bonds,however, the difficulties of catalyst isolation and recovery prevent extensive application. Aqueous catalysis using water-soluble metal-NHC complexes would overcome the problem.The project aims at the development of water-soluble catalysis based on water-soluble NHC ligands and applications in classical cross-coupling reactions,so that the recoverable noble metal catalysts can be widely used.In addition, we will develop new water soluble metal catalysts suitable for the functionalization of bioactive compounds through coupling reactions, and new approaches for the modification approaches of amino acids and proteins.

过渡金属催化的偶联反应已经成为最有效的构造碳碳键和碳杂原子键的途径，但贵金属的回收循环使用困难是其致命弱点。水溶性催化剂在水相反应可望克服均相催化的缺点。本项目旨在发展水溶性过渡金属催化剂，以亲水性N－杂环卡宾为配体，获得高活性传统偶联反应催化剂，以适应规模化合成反应的需要。另外，我们将水溶性催化剂进一步应用于生理活性物质的偶联反应，发展生理活性物质修饰的新方法。本项目分四步实施：（1）水溶性咪唑盐的合成；（2）水溶性金属－卡宾化合物的合成和结构表征；（3）水相卤代烃的交叉偶联反应；（4）氨基酸与多肽的生理条件下的偶联反应，为进一步发展高活性和位点专一性蛋白质修饰新方法奠定基础。

本项目围绕过渡金属氮杂环卡宾化合物的合成新方法及其在催化方面的应用开展了工作，一年来取得的主要进展和研究结果包括下面几个方面：（1）合成了一系列亲水性N－杂环卡宾配体前体即咪唑盐及其相应的钯和铜的氮杂环卡宾催化剂，研究了对氨基酸，蛋白质的Suzuki偶联反应的催化作用；（2）发展了简单实用的銅卡宾化合物的合成方法，由咪唑盐与铜粉直接反应既可以合成[Cu(NHC)X]也能应用于离子型[Cu(NHC)2]X（X = 卤离子或PF6-和BF4-）合成；（3）在研究氮杂环卡宾化学的基础上，研究了几种卡宾参与的有机合成反应用于难以合成的杂环化合物，包括氮杂环卡宾对双键的加成反应和carbene与环氧化合物的环化反应。