特色手性骨架配体与催化剂研究

Chiral ligands and chiral catalysts are essential issues in asymmetric catalysis and every breakthrough in asymmetric synthesis field is always closely related to the discovery of new chiral ligands and the catalysts. Accordingly, more attentions should be paid to exploring novel ligands and catalysts with superior performance. Applying the basic principles and the latest methods, as well as considering the skeleton rigidity, electronic and steric effect, the coordination ability and stability of the ligand,this project will focus on the development of several types of chiral ligands with distinctively novel skeleton and highly adjustable structure. Various C2 or non-C2 symmetric ligands including diphosphine, nitrogen-phosphine, dinitrogen, diene, phosphine-olefin with spiro or axis chirality at the backbone will be desined and synthesized. We will systematically study the performance of their metal complexes in asymmetric catalysis and invesgate the impact of ligand skeleton, steric and electronic features of coordinating atoms on the catalytic performance. The aim of the project is to realize some catalytic reactions that could not be achieved in selectivity and efficiency by using the existed catalysts. We will strive for the development of a new generation of chiral ligands and catalysts with a great impact in the international community.

手性配体和手性催化剂是不对称催化研究中的核心问题，手性合成领域的每一次突破性进展总是与新型手性配体及其催化剂的发现密切相关，因此合成化学需要不断地探索设计和发现性能更优异的新型配体和催化剂。本项目将致力于应用手性催化的基本原理和最新方法，从配体骨架的刚性、配体的电子效应、立体效应和配位原子本身的配位性能以及配体本身的稳定性等因素出发，设计、合成具有特色新骨架、结构高度可调的手性配体，包括具有螺手性、轴手性、中心手性以等C2或非C2对称性骨架在内的双膦配体、氮膦配体、双氮配体、双烯和烯膦等新型手性配体，并系统研究其金属络合物在不对称催化中的性能，探索配体骨架和配位原子的立体、电子效应等因素对催化性能的影响，以解决运用现有催化剂所不能实现的一些催化反应或者所不能达到选择性和效率等问题，争取发展若干具有自主知识产权、在国际上有较大影响力的新一代手性配体和催化剂。

手性配体和手性催化剂是不对称催化研究中的核心问题，手性合成领域的每一次突破性进展总是与新型手性配体及其催化剂的发现密切相关，因此合成化学需要不断地探索设计和发现性能更优异的新型配体和催化剂。2013-2017五年来，本项目研究工作在一些特色手性骨架配体和催化剂的设计合成、应用及机理等多方面研究中取得了一系列的重要进展和突破，有效地解决了一些催化反应中现有催化剂所不能达到的选择性和效率等问题。创新性成果主要包括：（1）发展了一些有特色的实用手性配体和高效催化剂，包括手性双膦配体SKP和手性膦-噁唑啉-Ir催化剂SpinPHOX/Ir，不仅成功地实现了一些重要不对称反应的立体选择性控制，而且在若干手性医药关键中间体合成中表现出良好的应用潜力。（2）成功发展了利用官能团化的环己二烯酮精准构筑天然产物中广泛存在的手性骨架的方法。我们先后建立了铑催化的含有环己二烯酮的1,6-烯炔的不对称芳化环化反应，铜催化的1,6-烯炔的不对称硼化化环化反应以及利用铑催化的碳氢活化串联反应构筑双环或四环体系；并成功实现了铜催化的含有环己二烯酮的1,6-烯联烯的不对称硅化环化反应和不对称氢化环化反应。（3）所发展的双组分膦配体/Rh(I)催化体系实现了多类丙烯酸的高选择性不对称氢化，为一些生物活性化合物的合成提供了有效的方法。（4）通过机理和动力学的系统研究，首次发现了SKP/Pd催化不对称烯丙基取代反应中Pd和SKP采取协同催化模式, 为新型手性高效协同催化剂的设计提供了新的思路。五年来本项目发展了一系列具有自主创新特色的高效高选择性手性配体和催化剂，并用于一些重要手性药物中间体的合成中，发表了多篇高水平的研究论文，并获得授权一些国际专利，实现了部分催化剂的商品化。