串联的金属接力催化

Transition-metal catalyzed or directed organic synthesis is always the frontiers of organic chemistry. In the traditional catalysis mode, usually one catalyst catalyzed one reaction and then assembled the final product step by step. In this project, we decided to do “Tandem Metal Relay Catalysis”, which represents one of the most efficient synthetic methodologies in terms of environmentally benign, atom-economy and also step-economy. Based on how to realize the metal-metal relay, two different types of relay reactions were proposed: 1. in one reaction system, gold catalyst serves as a Pi acid and another early-transition-metal such as La and Sc serves as σ acid. The combination of Pi acid and σ acid will deliver brandly new transformations; 2. Transmetalation is a basic reaction in transition-metal catalyzed coupling reaction such as Suzuki coupling. Herein we propose using transmetalation as a key step to bridge two different catalytic cycles to realize cascade reactions. The development of such kind of transition metal relay catalysis, will not only deliver multi-step cascade reactions and greatly improve the synthetic efficiency, but also with the combination of different catalytic species, potentially unprecedented transformation with single metal catalyst could be achieved.

金属有机催化或导向的有机合成一直是有机化学研究和发展的前沿领域。传统的催化模式多为一种催化剂催化一个反应，然后一步一步地线性合成得到目标产物。现代有机合成更提倡的是原子的经济性以及步骤的经济性，如能将多种金属催化剂结合在一起实现一锅法串联反应则更符合绿色化学准则及现代有机合成要求。因此本项目拟将两种催化特质各异的金属催化剂结合在一起，形成一种金属-金属接力的催化反应模式。具体围绕如何实现金属接力开展两部分工作：1. 将以Au为代表的π酸金属与La，Sc等前过渡金属σ酸结合在一起，形成一种全新的前后过渡金属接力催化模式；2. 以转金属为核心步骤嫁接串联两个不同的催化循环，实现多步串联反应。这种催化模式的优点在于能够结合几种金属催化剂的各自的特点，通过有机的串联接力，不仅能够实现新颖的单一金属无法实现的多步串联的合成方法学，并且有望解决有机合成中的一些挑战性课题。

金属有机催化或导向的有机合成一直是有机化学研究和发展的前沿领域。传统的催化模式多为一种催化剂催化一个反应，然后一步一步地线性合成得到目标产物。现代有机合成更提倡的是原子的经济性以及步骤的经济性，如能将多种金属催化剂结合在一起实现一锅法串联反应则更符合绿色化学准则及现代有机合成要求。基于此，本项目发展了双金属的串联接力催化，重点开展了两部分的工作：1. 将以Au为代表的π酸金属与La，Sc等前过渡金属σ酸结合在一起，形成一种全新的前后过渡金属接力催化模式，发展出一系列串联反应的方法学，能够从简单原料出发，一步构建复杂多元并环、螺环以及桥环产物；2. 以转金属为核心步骤嫁接串联两个不同的催化循环，实现.多步串联反应，应用于中断的点击化学反应，发展了一系列有价值的三组分点击化学反应。项目期间发表了29篇有影响力的论文，培养了6名博士生。