炔烃途经亚乙烯基金属卡宾的催化转化

Metal vinylidenes from alkynes via 1,2-H migration are important reactive intermediates in organic synthesis. It could undertake anti-Markovnikov hydrofunctionalization, carbocyclization as well as pericyclic reactions. Development of new catalytic transformations of alkynes based on metal vinylidenes is a significant research area in transition-metal catalysis. In this project we aim to achieve benzannulation or oxidative benzannulation reactions through metal vinylidenes by employing different catalysts system. We also plan to achieve the asymmetric anti-Markovnikov hydrofunctionalization of alkynes by screen different chiral ligands for Metal vinylidenes. Futher purpose for this project is to identify new catalysts especially Iron-based catalysts suitable for catalytic transformations of alkynes (including the challenged internal alkynes) via Metal Vinylidenes.

炔烃通过1,2-氢迁移得到的金属亚乙烯基卡宾是有机合成中一类非要重要的高活性中间体。这类中间体可以发生反马氏加成反应，碳环化反应以及周环反应等等。开发新型的基于金属亚乙烯基卡宾的转化化学一直以来都是过渡金属催化中的一个重要领域。在本项目中，我们计划通过不同催化体系的筛选分别实现基于金属亚乙烯基卡宾的苯环化反应和氧化苯环化反应。同时，我们还希望通过手性配体的调控实现炔烃反马氏加成的对映选择性。本项目还计划尝试开发新的金属催化剂尤其是铁基的催化剂来实现途经亚乙烯基金属卡宾的炔烃（以及具有挑战性的非末端炔烃）的催化转化。

炔烃在过渡金属催化作用下可以形成亚乙烯基金属卡宾活性物种，进而发生各种新颖的有机合成转化。本项目针对该领域存在的反应类型单一、不对称控制难等问题开展了一些列针对炔烃途径亚乙烯基金属卡宾的合成转化化学研究。主要的研究内容和科研成果如下：.1. 我们发展了铑催化二烯炔化合物的氧化环化反应，通过亚乙烯基铑卡宾与氮氧化物作用形成烯酮，进一步发生分子内6π电子环化，高效的构建苯酚和萘酚结构，该工作发表在Org. Lett. 2018, 20, 6289-6283. (注2018年本项目获批后第一笔资金已入账，该工作已受资助).2. 我们发现了双金催化的TDDA（Tetradyhydro-Diels-Alder）反应，可以高效的用来制备咔唑类化合物，该方法是亚乙烯基金卡宾的一种全新的转化模式，该工作以VIP的形式发表在Chem. Eur. J. 2018, 24, 17911-17914. (注2018年本项目获批后第一笔资金已入账，该工作已受资助)。在此基础上，我们又发展了金催化的烯炔化合物的HDDA（Hexadehydro-Diels-Alder）/3，3-西格玛重排串联反应，通过亚乙烯基金卡宾途径发生HDDA反应得到芳炔中间体，之后发生分子内3，3-西格玛重排串联反应。该方法为多取代咔唑类化合物化合物的从头合成提供了一条简明的方法，工作发表在Org. Lett. 2021, 23, 2676-2681..3. 我们发展了铜催化EMCC的不对称（4+3）和（3+2）环加成反应。该反应通过双铜催化剂对炔丙酯作用产生亚联烯基双铜卡宾启动，进一步转化成2-氮代烯丙基正离子，进而与亲电性的双烯、烯烃发生环加成反应。该发现开辟了亚联烯基双铜卡宾的新模式，也大大丰富了2-氮代烯丙基正离子环加成反应的范畴。相关工作发表在Nat. Synth. 2022, 10.1038/s44160-022-00150-0 和 Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 10.1002/anie.202217051上。