有机小分子催化的不对称IFB反应研究

手性2,3-二氢呋喃衍生物是一类非常重要的药物中间体，如何简便制备这类手性砌块一直是化学家面临的难题。不对称IFB反应是2005年首次报道的一种新的不对称有机催化反应，是合成手性2,3-二氢呋喃衍生物最简便、最有效的方法。但目前用于该反应的催化剂不多，性能优秀的更少，且催化剂适用的底物范围窄，对链状β-二羰基底物的对映选择性仅19%ee，限制了该反应的应用。本项目在取得前期阶段性成果的基础上，针对不对称IFB反应开展以下工作：①设计合成并筛选适用底物宽的新型手性催化剂；②首次采用离子液体，构建新型催化体系；③创新性地设计合成新型功能化手性离子液体，集离子液体功能及催化剂功能于一体，研究其催化性能。本项目系统研究不对称IFB反应在多种催化剂及催化条件下的反应特性和影响因素，总结催化剂构效关系，筛选出适用底物宽、催化活性高的催化剂及催化体系，为制备手性2,3-二氢呋喃衍生物提供简便可行的方法。

不对称IFB反应是2005年首次报道的一种新的不对称有机催化反应，但目前用于该反应的催化剂少，且适用的底物种类有限。针对上述问题，本项目设计合成了12类41种新型有机小分子催化剂，并将其用于不对称IFB反应，系统考察了催化剂的催化活性及立体选择性，研究了催化剂结构中手性骨架、刚性、对称性、氢键作用以及取代基电子效应和立体效应对催化性能的影响规律。在此基础上，对催化剂进行优化，最终筛选出2类合成简便、催化活性高、立体选择性好的催化剂，在1,3-环己二酮和β-溴代酮酸酯的不对称IFB反应中获得98.6%ee的对映选择性达，高于目前的文献报道值。在此基础上，我们分别使用不同类型的亲核试剂及亲电试剂进行不对称IFB反应，以尝试扩展底物范围。在链状1,3-二羰基化合物的不对称IFB反应中获得 71% ee的对映选择性，高于之前的文献报道值（19%ee）。在多种α-磺酸酯基苯乙酮衍生物的不对称IFB反应中获得 93% ee的产物，与文献报道值相当。我们还研究了2类新的亲核底物β-羰基腈和α-硝基芳乙酮的不对称IFB反应，分别获得76% ee和18.5%ee的对映选择性。上述两种底物目前未见文献报道。本研究拓展了不对称IFB反应的应用范围，为该反应的进一步研究及开发提供了实验数据及理论依据。