催化亲电试剂交叉偶联反应合成胺的研究

Amines are ubiquitous among catalysis, drugs, materials and biology, and it is important to develop complementary strategies in terms of reaction conditions, reaction substrate and functional group compatibility. In recent years, although transition-metal catalyzed cross-electrophile coupling reaction has been developed rapidly, it can only construct carbon-carbon bonds. This project will focus on cross-electrophile coupling reaction for amine synthesis. We will study cross-coupling reaction between alkyl halides, aryl halides, alkyl esters and amine electrophilic reagents. We will also explore the asymmetric cross-electrophile coupling for chiral amine synthesis from secondary and tertiary alkyl halides. The application of cross-electrophile coupling in synthesis of chiral ligand, catalyst and drugs will also be covered, and mechanistic studies for cross- electrophile coupling will be explored as well in this proposal. The cross-electrophile coupling for amination will not only provide a complementary strategy to traditional methods for synthesizing amine, but also extend the application of cross-electrophile coupling, leading to further development of amine synthesis and cross-electrophile coupling.

胺类化合物在催化、药物、材料和生物等领域的应用非常广泛，发展与现有方法在反应条件、反应底物和官能团兼容性等方面形成互补的策略具有非常重要的意义。近几年，虽然过渡金属催化的亲电试剂交叉偶联反应发展迅速，但是，亲电试剂交叉偶联反应目前只能够实现碳-碳键的构建。本项目将致力于亲电试剂交叉偶联反应在胺类化合物合成方面的研究。发展烷基卤代烃、芳基卤代烃、烷基羧酸脂、芳基醚与胺亲电试剂的交叉偶联反应；探究二级和三级烷基卤代烃、羧酸脂与胺亲电试剂的不对称交叉偶联反应；探索亲电试剂交叉偶联胺化反应在配体、催化剂和药物合成方面的应用，并研究亲电试剂交叉偶联胺化反应的机理。亲电试剂交叉偶联胺化反应的发展，一方面可以为胺类化合物的合成提供一种了与现有方法互补的策略；另一方面，可以扩展亲电试剂交叉偶联反应的应用范围，进一步推动胺类化合物合成和亲电试剂交叉偶联反应的发展。

胺类化合物在药物、天然产物和功能材料的合成中具有广泛的应用，因此发展胺的新型合成策略具有非常重要的意义。过渡金属催化亲电试剂交叉偶联反应的新起为胺类化合物的合成提供了新思路。然而，亲电试剂交叉偶联反应目前仅局限于碳-碳键的构建，碳-杂原子键的构建还未有相关报道。本项目基于亲电试剂交叉偶联反应在胺类化合物合成方面的探索，合成了一系列氮亲电试剂，并通过与卤代芳烃的交叉偶联反应，研究了过渡金属催化亲电试剂交叉偶联在合成胺方面的应用。基于总体研究，具体问题如下：（1）芳基卤化物很容易发生自身偶联，导致该反应目标产物产率较低；（2）氮亲电试剂在还原剂存在的条件下很容易被还原形成胺。此外，在探究过渡金属催化亲电试剂交叉偶联合成胺的同时，我们开发了过渡金属参与的硼化反应。在项目执行期间，分别发展了铑催化烯醇硅醚远程硼化、铑催化芳烯立体异构混合物立体选择性异构化、铑催化远程烯基醇的异构化和铑催化烯基脂立体选择性硼化合成烯基硼酸酯，这些研究成果丰富了有机合成方法学，也为众多有机合成中间体的合成提供了新方法。