瞬态配体导向催化的脂肪醛远程C(sp3)-H键的不对称芳基化反应

Aliphatic aldehydes as an important structural unit of organic synthesis, widely present in various kinds of natural products and drugs. So far, the direct asymmetric functionalization of the aliphatic aldehyde remote C-H bond is still a difficult problem in organic synthesis. This project will develop a novel asymmetric catalytic system employing series of well-designed chiral transient ligands, which means to achieve the palladium-catalyzed asymmetric arylation of remote sp3 C-H bonds of aiphatic aldehydes enabled by a transient ligand. This catalytic model will be used to construct chiral aliphatic aldehydes derivatives through chiral asymmetric and enantioselective arylation reactions, which is different from reported asymmetric catalytic models. It is expected that this kind of catalytic model can perform the asymmetric functionalization of β- and γ-sp3 C-H bonds of of aiphatic aldehydes in a fast and effective manner. In addition, this project will also explore the effects of chiral transient ligand structures and configurations on the optical activity and yield of reaction.

脂肪醛作为有机合成的重要结构单元，广泛存在于各类天然产物和药物中。目前为止，脂肪醛远程C-H键的直接不对称官能化反应还是有机合成的一个难题。我们通过设计系列手性瞬态配体，发展一类新颖的不对称催化模式：即在手性瞬态配体导向协助下进行钯催化脂肪醛远程C(sp3)-H键的不对称芳化反应。该类手性催化反应不同于目前已报道的不对称催化模式，主要以手性去对称芳基化和对映选择性芳基化的方式构建手性脂肪醛衍生物。预计该类催化模式能够快速、有效地实现脂肪醛化合物β位以及γ位的C(sp3)-H键的不对称官能化。此外，本项目还将探究手性瞬态配体结构以及构型对反应光学活性和收率的影响。

瞬态导向策略是利用可逆共价键、氢键和离子键等超分子作用力实现的有机转化反应。本项目基于此策略，对瞬态导向策略下的过渡金属催化C–H官能化反应以及导向基辅助的钯催化惰性C(sp)3–H不对称催化反应进行了系统综述，并研究了瞬态配体导向的钯催化下脂肪醛和脂肪酮的不对称芳基化反应，发现使用(S)-3-氨基丁酸作为手性瞬态配体可以促进脂肪酮不对称芳基化反应。在此基础之上，本项目还开发了基于离子键作用力的新型瞬态导向试剂Selectfluor实现了硫醚化合物的高效转化反应，以及开发了基于氢键作用力的手性杯[4]方酰胺催化剂实现了α,β-不饱和羰基化合物与1,3-二羰基化合物的不对称Michael加成反应。此外，本项目还研究了过渡金属镍和钴催化的C–H官能化反应合成了非对称的联芳杂环衍生物和唑类衍生物。