氮杂Mislow-Evans重排反应研究

Stereoselective construction of C-O bond is an important research subject in synthetic methodology. This proposal aims to develop a novel aza variant of Mislow-Evans rearrangement reaction by using nitrogen atom to replace carbon atom at the allylic position in allylic sulfoxide, a substrate for Mislow-Evans rearrangement. The proposed aza-Mislow-Evans rearrangement could provide an access to the synthesis of α-sulfenyloxy imines or its analogs such as imidates or amidines, which would increase the diversity of the rearrangement products. Cleavage of the S-O bond in the product of aza-Mislow-Evans rearrangement leads to α-hydroxy imines or its analogs. Studies on construction of the precursors for the aza-Mislow-Evans rearrangement and the rearrangement itself including reaction scope and influence factors associating with chemoselectivity and stereoselectivity will lead to an effective synthetic methodology toward α-hydroxy imines or its analogs. The aza-Mislow-Evans rearrangement enables transfer of oxygen atom from enantioenriched sulfinylamide, a starting material for preparation of rearrangement precursors, into chiral hydroxyl group of products and allows asymmetric α-hydroxylation of imines or its analogs under non-oxidative conditions. This reaction significantly extends the traditional Mislow-Evans rearrangement and deserves extensive investigation.

立体选择性构筑C-O键是有机合成方法学的重要研究方向之一。本项目拟发展一种Mislow-Evans重排反应的新型氮杂变种，使用氮原子替换Mislow-Evans重排底物——烯丙基亚砜类化合物中的烯丙位碳原子，通过重排实现α-次磺酰氧基亚胺或类似物（亚胺酯或脒）的合成，拓展该类反应产物的多样性（切断氮杂重排产物中的硫氧键还可以得到相应的醇类化合物）。通过对各种潜在氮杂Mislow-Evans重排前体的构筑和重排反应的研究，总结其适用范围，了解影响反应化学选择性和立体选择性的因素并施以调控，最终开发出能够有效合成α-羟基亚胺及其类似物的合成方法。氮杂Mislow-Evans重排反应可以将制备重排前体的合成原料——手性亚磺酰胺中的氧原子转位到产物的手性羟基中，在一个无氧化剂存在的情况下实现亚胺及其类似物的不对称α-羟基化。该重排反应是对Mislow-Evans重排的重要拓展，具有重要的研究意义。

Mislow-Evans重排反应是烯丙基亚砜类化合物经过[2,3]-迁移重排为烯丙醇的有效方法。本项目通过将Mislow-Evans重排前体的烯丙位碳原子更换为氮原子，发展出了首例氮杂Mislow-Evans重排反应，即N-亚磺酰烯胺衍生物向α-羟基亚胺（或羰基）衍生物的重排。使用廉价易得的光学纯的叔丁基亚磺酰胺作为基础手性原料，通过几种方法构建具有N-叔丁基亚磺酰（N-tBS）烯胺子结构的重排前体，并顺利实现预期的重排反应，在一个无氧化剂存在的情况下实现亚胺及其类似物的不对称α-羟基化转化。该重排反应是对Mislow-Evans重排的重要拓展，具有重要的研究意义。. N-酰基-N-叔丁基亚磺酰胺经过烯醇硅醚化得到N-叔丁基亚磺酰-O-硅基-烯酮缩酮结构中间体，随后发生氮杂Mislow-Evans重排反应，对映选择性合成手性α-叔丁基次磺酰氧基酰胺类化合物。通过N-叔丁基亚磺酰（N-tBS）胺基锂与烯酮的加成和O-硅基化也能够得到亚磺酰-O-硅基-烯酮缩酮重排前体，经过重排得到高光学纯度的α,α-二取代-α-叔丁基次磺酰氧基酰胺类化合物。另外，通过对N-tBS酮亚胺进行α-去质子化-烯胺化-N-甲基化构建重排前体N-tBS烯胺，重排后得到高对映体纯度的α-羟基酮。在对N-叔丁基亚磺酰酮亚胺进行α-去质子化烯胺化的过程中，我们发现对于具有α-叔碳手性中心的该类酮亚胺，其α-去质子化是具有高度的立体选择性的，可以得到几何构型确定的全取代的烯胺中间体，无论α-取代基是具有相似空间位阻和电子效应的两个直链烷基，还是空间位阻和电子效应有明显差异的一个芳基一个烷基。这一发现启发了我们使用亲电试剂对这类全取代烯胺中间体的捕捉，并实现亚胺α-季碳和四取代手性碳中心的高度立体选择性的不对称构建。同时，我们还完成了α-单取代N-tBS亚胺酸酯的立体选择性α-胺化，α-氟化，以及α-硫烷基亚胺酸酯与亚胺的立体选择性加成。. 通过该项目的执行，在国际重要专业学术期刊上，发表相关研究论文14篇。培养博士生4名（已毕业），硕士生1名（已毕业）,达到了研究预期目标。