手性单硒醚催化的烯烃的不对称双官能化研究

Diorganyl selenides possess the ability of an appropriate electron donation. It has emerged that they served as Lewis basic catalysts for functionalization of alkenes only in recent years. The relevant reports are rare. In particular, selenium catalyzed asymmetric reactions are much far less studied. In the known literature, chiral selenium catalyzed functionalization of alkenes has been limited in arylsulfenylation, bromination and trifluoromethylthiolation because selenium compounds only could activate the corresponding electrophilic “ArS+”, “Br+” and “CF3S+” reagents. In order to expand this area to quickly synthesize versatile chiral molecules, exploring chiral selenium catalyzed reactions by different electrophilic reagents is significant and desirable. In this proposal, a series of new, indane and amino acid scaffold-based chiral selenides will be designed and synthesized to serve as catalysts for intermolecular or intramolecular, alkylsulfenylation and etherification. The reactions will be carried out with electrophilic alkylsulfenylating or etherificating reagents as one component, and acids, alcohols, amines or hydrocarbons as the second components. We expect that products will be obtained in high yields and excellent enantioselectivities and diastereoselectivities by design of catalysts and optimization of reaction conditions. The mechanisms of developed reactions will be deeply studied.

单硒醚具有适中的提供电子的能力，作为Lewis碱催化烯烃的官能化只是最近几年才受到关注，且相关的报道非常少，应用在不对称催化方面，更是少之又少。然而，在已知的手性硒催化的烯烃官能化中，由于硒化物只能活化亲电性的“ArS+”、“Br+”和“CF3S+”试剂，导致反应的类型仅仅只局限在芳基硫化、溴化和三氟甲硫化。因而，为了扩展反应的类型达到快速构建多样化手性化合物的目的，利用不同的亲电试剂，探索手性硒催化的反应具有十分重要的意义。本项目诣在设计、合成一系列新的、基于茚和氨基酸骨架的手性单硒醚作为催化剂，采用亲电的烷硫或者醚化试剂作为反应组分之一，酸、醇、胺或者碳氢化物作为第二反应组分，实现烯烃分子内和分子间的烷硫化和醚化反应。期待通过改造催化剂及优化反应条件获得高产率、高对映选择性和非对映选择性的目标产物，并对反应的机理做深入地研究。

烯烃的亲电反应能够在双键上同时吸入两种官能团达到快速构建复杂分子的目的，为化合物的合成提供了一种理想的途径。本项目研究了硒醚催化的各类烯烃的分子间和分子内的亲电硫化反应，合成了一系列有价值的光学纯和消旋的含硫化合物，并将研究经验用以指导烯烃的不对称亲电氯化反应。. 采用基于茚满骨架的双官能的手性硒醚作为催化剂，在亲电三氟甲硫试剂存在、无外加亲核试剂条件下，三取代未活化的烯烃能够高效转化为三氟甲硫化的手性产物，对映选择性高达95% ee；在有外加亲核试剂如亲核氟试剂、水、异硫氰试剂、醇或者酸存在的条件下，这类烯烃能够高效生成含三氟甲硫基的双官能团化手性产物，达到93% ee和>99:1 dr。. 采用同样的手性硒醚作为催化剂，在亲电三氟甲硫试剂存在下，利用亚酰胺基作为协助基团，脂肪族1,2-二取代的亚酰胺基烯烃能够高区域、高对映和非对映选择性地转化为三氟甲硫羟基化产物；利用酯基作为协助基团，酯基烯烃作为底物，经过酰基迁移，高对映和非对映选择性地转化为含三种不同官能团的三氟甲硫酯化手性产物。这种协助的策略也可以应用到烯烃的卤官能化反应中，形成卤羟基化和卤酯化产物，达到85%产率和>99:1 dr。. 采用一种新的大空间位阻的双官能手性硒醚作为催化剂，N-烯丙基磺酰胺能够发生亲电叠氮硫化和氧硫化，产率高，对映和非对映选择性优良。反应中，不仅亲电的芳基硫试剂能够很好地转化为手性产物，而且各种含有官能团的亲电烷基硫试剂也能够生成相应的目标产物。类似的条件也适合N-烯丙基磺酰胺的不对称硫化芳基化反应，达到99% ee和>99:1 dr。. 采用二芳基硒醚作为催化剂，亲电硫氰试剂存在下，烯基磺酰胺能够经过硫氰化反应生成含硫氰基的五元或者六元氮杂环化合物。利用双官能的手性硒醚或者硫醚作为催化剂实现不对称版本时，产物的对映选择性最好只能达到46% ee。. 利用双官能的手性硫醚作为催化剂时，在亲电氯化试剂存在下，含芳基的二烯烃和二芳基烯烃能够经过去对称化的不对称亲电氯碳环化反应生成含多个立体手性中心的手性四氢化萘衍生物和三环的六氢非那烯衍生物，达到>99%产率，99% ee和>20:1 dr。