大位阻硼类路易斯酸催化酚类化合物去芳构化环加成反应研究

The sterically hindered strong Lewis acid, perfluoro-triphenylborane, has shown unique catalytic activity, thus attracted much attention from organic chemists. In general, although perfluoro-triphenylborane can activate various small organic molecules, the types of catalytic reactions it can catalyze are very limited; although it has already shown its unique properties, its potential ability and activity as catalyst remains “untapped”. Dearomatization reactions have been well-studied over the past decade, due to the highly efficiency construction of complex cyclic compounds from simple starting material. However, there are only a few reports concerning dearomatizations via cycloadditions. Taking these two aspects into account, several types of perfluoro-triphenylborane-catalyzed dearomatizations of phenolic compounds via cycloadditions have been designed, employing addition, substitution, and DA reactions to capture the intermediate ̶ OH-substituted conjugated diene. These newly-designed reactions can allow for the efficient construction of polycyclic systems, including fused or bridged ring compounds, which are novel cyclic structures or important and useful building blocks for total synthesis of natural and pharmaceutical products. Furthermore, novel chiral borane catalysts bearing axial, planar, or central chirality have been designed and will be used for catalyzing cycloaddition-dearomatication reactions. Hydrogen-bonding catalysts or bifunctional synergistic catalysts will also be developed to promote enantioselective versions of these dearomatization reactions.

大位阻强路易斯酸性的全氟代三苯基硼具有新奇的催化活性，得到了有机化学家的广泛关注。总体而言，全氟代三苯基硼虽然可以活化很多有机小分子，但是能够实现的催化反应类型还非常局限；虽然其表现出奇特的性质，但其催化能力及活性还有极大的挖掘潜力。去芳构化反应作为一种由简单原料快速高效构建复杂环类化合物的方法，已经得到较多研究，但是利用环加成反应实现去芳构化的反应还很少。据此，本申请设计了全氟代三苯基硼催化苯酚类底物的环加成反应实现去芳构化，并且通过加成、取代及DA反应等捕获去芳构化中间体羟基共轭二烯，从而开发出多种构建多环体系的新型高效有机反应，可以构筑包括并环及桥环在内的多种多环体系。反应所得产物是非常有用的合成砌块或者新颖的环状结构。进一步，本申请还设计了新颖的具有轴手性、面手性或中心手性的硼类手性催化剂，以及具有氢键活化能力的双官能协同催化剂，以实现所设计环加成去芳构化反应的不对称催化。

在该面上项目的资助下，本人完成了一系列苯酚经历去芳构化过程的官能团化反应及烯基重氮参与的碳氢插入反应或环化反应。.第一：对烯基重氮化合物与苯酚衍生物C-H键发生插入反应的区域和位点选择性进行了系统研究。对于芳基取代烯基重氮酯，反应选择性发现在烯基重氮酯的α位及苯酚的对位。对于烷基取代烯基重氮酯，反应选择性发现在烯基重氮酯的γ位及苯酚的邻位；.第二：开发了首例烯基重氮酯与邻碘苯胺的（3+3）不对称环化反应，可以较高的收率及优秀的对映选择性(最高97%)得到手性二氢喹啉结构；.第三：开发了首例钯催化不对称烯基重氮酯与邻碘苄胺的（4+1）环化反应，为手性异吲哚啉的高效合成提供了便捷合成方法；.第四：开发了大位阻硼Lewis酸BArF3催化的对炔丙醇连接的苯酚的经历去芳构化的两次C-H官能团化环化反应。该反应实现了苯酚的邻间位双官能团化，可快速高效合成三环稠环苯酚衍生物；.第五：初步发现了大位阻硼Lewis酸BArF3催化的间炔丙醇连接的苯酚的经历去芳构化的C-H，O-H官能团化环化反应，可方便合成氧杂稠环；.第六：开发了碘促进的N-邻炔基芳基异吲哚的去芳构化反应，可合成易于后期衍生的碘代异吲哚酮类化合物；.第七：在研究烯基重氮的不对称环化反应时，开发了新型Sadphos配体的衍生配体，进而申请人对该配体的其它应用进行了研究，主要为在铱催化不对称氢化中的应用。这些新型配体表现出了优秀的催化效果。申请人利用DFT理论计算，对反应机理进行了深入研究。. 这些研究是去芳构化、苯酚类化合物及烯基重氮类化合物官能团化及不对称环化的重要进展，为将来进一步的研究提供了理论依据和实验基础。