镍催化炔烃的选择性氢官能化反应合成烯丙基类化合物

Chiral allylic compounds are very important synthetic blocks in modern organic synthesis chemistry and have a wide range of applications in natural products and chiral drug synthesis. Although asymmetric allylic substitution has become an important method for the synthesis of chiral allylic compounds, the presence of leaving group on allyl substrates has impeded this classic method. Conversely, the alkynes do not require leaving groups to generate metal allyl intermediates in the presence metal hydride catalyst. Then the metal allyl intermediates react with the nucleophile to deliver allylic compounds. This proposal envisages the development of a novel, efficient and inexpensive nickel hydride catalytic system for the selective hydrofunctionalization of alkynes, which enables the synthesis of a series of chiral allylic compounds bearing potential biological and pharmaceutical activity with a high atom economy. The research contents include the synthesis of chiral cyclic compounds by intramolecular hydrofunctionalization of alkynes, intermolecular hydrofunctionalization of alkynes to synthesize acyclic chiral allylic compounds and cooperatively catalyzed hydrofunctionalization.

手性烯丙基类化合物是当代有机合成化学中非常重要的合成砌块，在天然产物和手性药物合成等领域有着非常广泛的应用。虽然不对称烯丙基取代反应已成为合成手性烯丙基类化合物的重要方法，但烯丙基底物上离去基团的存在使这一经典方法受到了一定的限制。而炔烃不需要离去基团就可以在金属氢催化剂的作用下生成金属烯丙基中间体。然后其再与亲核试剂反应来得到烯丙基类化合物。本研究设想希望通过发展一种新颖、高效且廉价的镍氢催化体系，来实现炔烃的催化选择性氢官能化反应，从而高原子经济性地合成一系列具有潜在生物和药物活性的手性烯丙基类化合物。具体的研究内容包括分子内炔烃的氢官能化反应合成手性环状化合物、分子间炔烃的氢官能化反应合成开链手性烯丙基类化合物和协同催化的氢官能化反应。

烯丙基类化合物是当代有机合成化学中非常重要的合成砌块，在天然产物和药物合成等领域有着非常广泛的应用。虽然不对称烯丙基取代反应已成为合成烯丙基类化合物的重要方法，但烯丙基底物离去基团的存在使这一经典方法受到了一定的限制。而炔烃不需要离去基团就可以在金属氢催化剂的作用下生成金属烯丙基中间体。然后其再与亲核试剂反应来得到烯丙基类化合物。本项目通过发展多样性的金属氢催化体系，实现了炔烃的催化选择性氢官能化反应，从而高原子经济性地合成一系列结构多样性的烯丙基类化合物。具体的研究内容如下：.1. 采用钯/酸催化体系，实现了炔烃与烯丙基硼酸酯的烯丙基-烯丙基偶联反应。该反应的关键是使用羧酸和富电子的单膦配体来促进炔烃异构化成联烯中间体，从而实现1,5-二烯的选择性合成。与传统烯丙基-烯丙基偶联反应相比，该反应具有原子经济性高、选择性和底物适用性较好等优点，为合成重要的1,5-二烯类化合物提供了一条高效的合成路径。.2. 采用钯/铜催化体系，实现烯丙基硼酸酯对炔烃的直接氢烯丙基化反应，合成了一系列1,4-二烯化合物。为了改变反应区域选择性，该反应的关键是使用双齿膦配体来抑制烯基钯中间体的β-氢消除过程，同时加入铜共催化剂来促进转金属化反应。该策略克服了传统上烯丙基硼酸酯对炔烃的直接氢烯丙基化反应限制于活化的炔烃底物这一弊端，为氢烯丙基化反应提供了新的研究思路。.3. 采用铑催化剂实现了内炔烃与吡唑-5-酮的不对称烯丙基烷基化反应。在手性铑氢催化剂的存在下，以令人满意的对映选择性和高收率获得了带有全碳季立体中心的官能化杂环产物。该反应还具有良好的区域控制和高原子经济性，而不会形成化学计量的副产物。.4. 采用廉价金属镍为催化剂，三正丁基膦为配体，在乙醇溶剂中实现了1,3二烯和烯丙基硼酯之间的烯丙基-烯丙基偶联反应。该反应体系简洁，反应条件温和，官能团兼容性较好，选择性优异。值得注意的是大位阻的烯丙基硼酯在当前体系下也能顺利发生反应，实现一系列支链的1,5-二烯化合物的快速合成。