过渡金属催化烯烃的分子间双官能化反应

This proposal focuses on the development of transition metal-catalyzed intermolecular difunctionalization of alkenes. In order to achieve these reactions, two different activation models have been designed for terminal and internal alkenes respectively. For the reaction of terminal alkenes, we’d like to activate the alkenes with high-valent transition metal, which could accelerate the nucleometallation reaction to realize the intermolecular nucleocarbonylation reactions. New transformation reactions of C-M bond will also be explored based on some designed ligands, thus different types of difunctionalization reactions could be achieved. For more challenging internal alkenes, a new strategy will be applied to explore intermolecular nucleocarbonylation reactions of internal alkenes, which employs electrophilic reagent to activate internal alkenes, and followed by transition metal-catalyzed reactions. Meanwhile, detailed mechanism will be studied to understand the those reactions which is beneficial for further design new functionaliztion of alkenes.

本项目是基于过渡金属催化烯烃的分子间的双官能化反应展开研究，通过发展不同的烯烃活化模式，探索烯烃的双官能化反应：针对末端烯烃，拟通过高价金属策略活化烯烃，加速亲核金属化反应，实现烯烃的分子间亲核羰基化反应，同时，通过配体的设计合成等，发展新的碳-金属键淬灭反应，实现多种类型的烯烃分子间双官能化反应；对于更有挑战的内烯烃，拟通过亲电反应活化烯烃，与过渡金属结合的方式，实现内烯烃的分子间亲核羰基化反应。通过对这些反应机制的研究，期望揭示反应中烯烃活化与选择性控制的规律，为发展更为广谱的烯烃分子间官能化反应提供理论基础。

烯烃的分子间官能化反应是有机合成中的重要研究方向之一，可以实现由简单烯烃向复杂分子的快速转化。但是过渡金属催化的烯烃分子间官能化反应是极具挑战的，这是因为相对于分子内反应而言，分子间反应由于其亲核钯化涉及的是烯烃，亲核试剂和钯催化剂的三组分反应，往往是动力学不利的，需要比较苛刻的条件；同时这步反应的速度相比于分子内反应慢很多，容易造成如催化剂的催化效率降低、失活，烯烃异构等诸多副反应的发生。本项目围绕过渡金属催化烯烃的分子间的双官能化反应展开研究，针对烯烃的分子间双官能化反应中的难点问题，发展了两种不同的烯烃活化模式，研究了钯催化烯烃的分子间双官能化反应，具体工作如下：.1）针对末端烯烃：提出“高价金属活化烯烃”的策略，利用高价金属的强亲电性，加速亲核金属化反应，实现了钯催化烯烃的分子间双氧三氟甲基化反应，高效合成了一系列不同取代的双氧三氟甲基类化合物，并揭示了这一策略活化烯烃的机理。.2）对于更有挑战的内烯烃：提出了“金属协同亲电反应”的策略，利用高活性的亲电试剂与烯烃反应来活化内烯烃，结合金属催化，将单一的亲电反应转化为反应性丰富的金属催化反应，实现了内烯烃的分子间氧羰基化反应，叠氮羰基化反应，并在此基础上，实现了钯催化烯烃的分子间氟羰基化和芳基羰基化反应，并成功地实现了反应的（化学、区域和立体）选择性调控，完成了由简单烯烃向多官能化的复杂分子的高效快速合成。并且深入探索了反应中的机制和成键模式，提出了烯烃的高效活化的新模式，为烯烃的高效活化提供了新的反应模式。. 通过本项目的实施，我们成功实现了一些新型的过渡金属催化烯烃的分子间双官能化反应，包括内烯烃的立体和区域高选择性的官能化反应；并对烯烃的分子间反应机理有了深入的了解，并积累了一些丰富的经验，为后期发展其他新型的烯烃分子间官能化反应提供了非常重要的基础。