不对称接力催化吡啶类叶立德形成/环化反应研究

Asymmetric relay catalysis , combining more than one catalytic models, can promote transformations that are not accessible through individual catalytic systems. Besides, it can construct rapidly complex molecules from simple starting materials without the isolation of intermediates, especially unstable intermediates. On the other hand, the cyclization reactions of pyridium type ylides are very valuable for their convenient synthesis of N-containing heterocyclic compounds that might be difficult to be obtained from other methods. However, in the catalytic asymmetric version, few examples about the cyclization of pyridium type ylides were reported. Therefore, based on the characteristic chiral N,N'-dioxide catalysts, the applicant and coworkers plan to apply the strategy of asymmetric relay catalysis and develop metal/N,N'-dioxide-metal complex catalytic systems to realize the diastereo- and enantioselective pyridium type ylide formation/cyclization reactions.

两种以上催化模式组合的不对称接力催化，连续催化串联反应，能够完成单个催化剂不能完成的不对称转化，具有从简单原料快速构建复杂手性分子的优势。另一方面，吡啶类叶立德的环化反应能够合成其他反应难以得到的含氮杂环类化合物，具有重要的理论意义和应用前景。但是，不对称催化这类反应得到手性含氮杂环化合物的报道极少。因此，本项目拟基于课题组特色的手性双氮氧催化剂，利用不对称接力催化的策略，以吡啶及其类似物为起始原料，发展金属/手性双氮氧-金属配合物的不对称接力催化体系，以实现吡啶类叶立德形成/环化的不对称串联反应。

双金属不对称接力催化，因手性配体需要与两种不同的金属兼容且识别，具有很大的挑战性。然而，接力催化能从简单原料快速构建复杂分子,且避免中间体的分离，能实现单一催化剂无法实现的反应，因此发展双金属不对称接力催化具有重要的理论意义和应用前景。叶立德化学在有机合成中占有重要地位，而吡啶类叶立德，异构成偶极结构可发生环化反应，合成其他方法难以得到的含氮杂环化合物，具有重要的应用潜力。针对吡啶类叶立德的不对称环化反应报道极少的情况，本项目发展出了Fe/手性双氮氧-Sc双金属催化体系有效促进吡啶叶立德的形成环化串联反应；并将手性双氮氧-金属配合物催化与氧化、光促重排相结合，将吡啶叶立德与α,β-不饱和酮的[3+2]环加成得到的不稳定手性四氢中氮茚，转化为轴手性3-芳基中氮茚和手性2-吡啶-1，5-二羰基类化合物，实现吡啶叶立德转化的多样性。在机理研究的指导下，项目进一步发展了双金属接力催化三氮唑、羰基叶立德、羧酸氧鎓叶立德、1,6-烯炔等的不对称串联新反应，为在药物领域具有潜在价值的多种手性并环或稠环类化合物的合成提供了新途径。