CO2的还原固定同步构建碳－碳和碳－杂键合成杂环化合物的研究

Using carbon dioxide (CO2) as a C1 feedstock for chemical synthesis is one type of chemical fixation of CO2 and an attractive means of reducing greenhouse gas emissions. A major impediment to synthesize chemicals from CO2 is the difficulty of forming carbon–carbon (C–C) bonds efficiently. We have initiated this project to develop new methodologies for chemical fixation of CO2, investigating reductive functionalization of CO2 via carbon-carbon and carbon-heteroatom bond formation to synthesize heterocycles with potential biological activity. The formaldehyde acetal species in the reduction of CO2 were thought to be the intermediate in this carbon-carbon and carbon-heteroatom bond formation reaction. We hope to fix the CO2 into the final heterocycles as a “CH2” group by a one-step catalytic process using simple reductant such as hydrogen, silane, or borane.

把资源丰富、安全无毒的二氧化碳(CO2)作为C1原料应用于化学品的合成既实现了CO2的化学固定，又减少了温室气体的排放，近年来引起了合成化学家的广泛兴趣。在CO2的化学固定中，难点之一是以CO2为C1原料高效构建新的碳－碳键。本项目拟发展新的CO2的化学固定方法，研究CO2的还原官能化反应同时构建碳－碳和碳－杂键从而合成具有潜在药物活性的杂环化合物。我们拟通过CO2还原过程中的缩甲醛中间体来实现这一反应。以氢气、硅烷或硼烷为还原剂，通过一步催化反应，把CO2转化为亚甲基官能团(CH2)从而将其固定在杂环化合物之中。

本项目对二氧化碳的化学固定进行了研究，重点研究了二氧化碳的还原官能化反应构建碳－碳和碳－杂键的新反应。使用简单易得的硅烷化合物为还原剂，发展了新的催化体系研究了二氧化碳及其衍生物为C1源的还原成键新反应，包括铁催化的Pictet-Spengler型环化反应，胺类化合物的选择性甲基化和甲酰化反应，磷叶立德的烯基化反应，色胺化合物的螺环化反应，卤代烃的酯基化反应，取得了优秀的结果。同时研究了一氧化碳和醛等羰基化合物的偶联反应，实现了过渡金属催化的一系列选择性碳－氢羰基化反应和烯醛以及炔醛的还原偶联反应。一些不对称反应可以取得优秀的对映选择性，在药物合成上具有一定的应用价值。