新型不对称aza-Nazarov电环化反应研究及在青藤碱等若干生物碱全合成中的应用

As we all know, the development of novel synthetic methodologies has important scientific significance for organic chemistry and interrelated fields, such as pharmaceutical chemistry, bioorganic chemistry and material science. In order to meet the increasing demands on the efficiency in the synthesis of complex organic molecules, it is particularly important to develop new reactions and methods for carbon-carbon bond or ring formation with high chemio- and stereoselectivity. Based on our preliminary work, the aza-Nazarov cyclization reaction will be explored deeply and systematically in this project, especially the asymmetric catalytic aza-Nazarov cyclization. Furthermore, the method will be applied in total synthesis of several alkaloids containing octahydrocyclopenta[b]pyrrole units, including (-)-Sinoracutine, (+)-Meloscine and (-)-Nakadomarin A. These studies will facilitate the synthesis of functionalized five membered carbon ring structure and corresponding natural products.

众所周知，有机合成新反应、新方法的发展对于促进有机化学自身及相关交叉领域，如合成药物化学、生物有机化学及材料科学等学科的发展都具有重要的科学意义。随着人们对于合成结构复杂的功能有机分子效率越来越高的期待，发展具有高的化学和立体选择性、通用性强的碳-碳成键或构环新反应和方法显得尤为重要。本项目拟在前期工作基础上进一步深入、系统地开展新型aza-Nazarov 环化反应的研究，尤其是不对称催化方法的探索和开发，并进而将这一新反应和方法作为关键步骤应用于若干含有特征的吡咯并氢化环戊烷单元结构类型的天然生物碱，包括青藤碱(-)-Sinoracutine、山橙属生物碱(+)-Meloscine及海洋生物碱(-)-Nakadomarin A 的全合成中。这些研究内容和实验结果将有益于丰富构建多官能团取代的五元碳环结构的新合成方法，并促进相应天然产物的高效化学合成和应用。

在本项目经费的支持下，我们首先利用不同酸性的手性布朗斯特酸催化剂实现了氨基环戊烯酮和羟基环戊烯酮的选择性合成，并利用全氟硼烷及与手性布朗斯特酸协同催化实现了Nazarov电环化反应，其在天然产物 (-)-Sinoracutine的全合成中的应用仍在进行中。在此基础上，我们也实现了烯胺的氧化Nazarov环化反应。另外，在进行不对称Nazarov电环化反应研究的同时，我们也探索了阴离子相转移催化的环己二烯卤胺环化去对称化反应并成功应用于天然产物 (+)-Mesembrane的不对称催化全合成。项目所开发的方法在具有广泛生物活性化合物及复杂天然产物全合成、手性催化剂/配体的设计应用等领域均具有潜在应用价值。相关研究工作已发表学术论文3篇，另有多篇文章正在整理待发表。已培养毕业硕、博研究生共8 名，本科生10人。