基于氮自由基的醛α-位不对称亲电胺化反应研究

Chiral carbonyl compounds bearing α-amine substitution are widespread in biologically active N-containing compounds. Especially, the chiral α-amino aldehydes represent a valuable structural motif in asymmetric synthesis. They could be converted into diverse complex N-containing synthons due to the presence of both the formyl group and amino functionality in the molecule. This project will focus on the synthesis of chiral α-aryl amino aldehydes through the asymmetric electrophilic α-amination of aldehydes with aryl amidyl radicals. The challenging conversion of N-H bond to N-centered radical would be realized through visible light photocatalysis or the use of N-fluorobenzenesulfonimide as radical initiator. An organocatalysis will be combined for the enantioselective construction of C-N bond. The success of this project would provide efficient protocols for synthesis of α-amino aldehydes, thus expand the application of N-centered radicals in asymmetric synthesis.

α-位具有氨基取代基的羰基化合物广泛存在于具有生理活性的含氮化合物中。其中，手性α-氨基醛因具有氨基和醛的双官能团活性，能通过多种反应转化为更复杂的手性含氮化合物，是不对称合成中极具价值的合成砌块。本项目以合成手性α-芳胺醛为目标，对基于氮自由基的醛α-位不对称亲电胺化展开研究。通过可见光催化或以N-氟代双苯磺酰胺（NSFI）为自由基引发剂，将芳酰胺N-H键转化为芳酰胺氮自由基，与手性有机催化相结合，通过协同催化实现醛α-位C-N键的不对称构建。项目的实施将建立一种高效合成手性α-氨基醛的方法，推动氮自由基在不对称合成中的应用，为复杂手性含氮化合物的合成提供丰富的物质基础。

自由基反应在有机合成中具有重要的地位，近年来可见光催化的自由基反应发展迅速，成为有机化学领域的研究前沿和热点之一，促进了多种新反应的发现。其中，C-N键和C-C键形成反应是该领域极为重要的研究内容，尤其是在可见光促进下发展高效产生氮自由基和烷基自由基的新方法极具挑战性。项目执行期间对原计划的可见光催化下产生氮自由基以实现醛α位不对称亲电胺化反应展开探索，并在此过程中发现了其他可见光催化领域新的重要反应。总体围绕“可见光催化下产生氮自由基的方法”，“可见光催化下基于氮自由基的烷基自由基产生”以及“可见光催化的C-H官能化反应”三部分内容开展研究。取得成果如下：1.发展了一种新颖的可见光催化下通过氮自由基脱硫策略产生一级、二级和三级烷基自由基的新方法，并将其成功应用于烷基自由基的1,4-共轭加成反应。该方法具有形式新颖、反应条件温和、底物适用范围广、官能团兼容性强等优点，为可见光催化产生烷基自由基的方式提供了良好的补充。所合成苯甲酰基烷基亚磺酰胺成为一种新的产生烷基自由基的工具性试剂；2. 将上述策略应用于芳杂环并噻吩的烷基化反应，成功实现了烷基自由基对芳杂环并噻吩的C2位区域选择性加成；3. 发展了一种可见光催化下缺电子芳杂环C-H官能化方法，实现了芳杂环与手性硝酮键的C-C键连接，为合成C-氮杂核苷类似物提供了一种新思路。