官能团激活的烯烃、环丙烷及其衍生物在不对称合成中的应用研究

Alkenes, cyclopropanes and their derivatives are some of the most important and earliest developed synthons in asymmetric synthesis. Chemists have already developed kinds of interesting natural products, drugs and other complex compounds using alkenes and cyclopropanes. However, great opportunities and challenges are still exist in the following areas: milder reaction conditions should be realized by increasing reactivities of alkenes, cyclopropanes and their derivatives through molecular design by introduction of activation groups; efficiently constructing novel and complex molecules by changing traditional reaction model of alkene and cyclopropane synthons ; developing novel cascade reactions by increasing the reaction sites of alkenes, cyclopropanes and their derivatives..This proposal will be focused on the following two projects: 1) the applications of alkene derivatives with small cycles of high strain in the asymmetric synthesis; 2) studies of highly reactive allene derivatives in asymmetric synthesis. The objectives of the research are developing efficient and novel asymmetric reactions toward the construction of chiral carbon cycles, heterocycles, spirocycles and parallel rings. These reactions will provide organic synthesis, asymmetric catalysis and chiral drugs with valuable scientific and technical support.

烯烃、环丙烷及其衍生物是不对称催化反应中十分重要、也是较早被开发的有机合成子之一。以该类化合物为合成砌块，化学家已开发出一系列不对称催化反应构建多种人们感兴趣的天然产物、药物分子以及其它复杂化合物。尽管如此，通过分子工程设计引入激活官能团，增加烯烃反应活性从而使反应更温和；以改变传统烯烃和类烯烃合成子的反应模式来快速构建新型复杂分子，增加烯烃和类烯烃的反应位点使其参与串联反应等领域仍存在着巨大的机遇与挑战。 .本项目将开展如下两个方面的研究：1）高张力小环修饰的烯烃衍生物在不对称合成中的应用；2）高活性累烯类烯烃衍生物的不对称催化反应研究。本项目的目标是开发新型高效的不对称反应来快速构建手性碳环、杂环、螺环、骈环化合物, 为有机合成、手性催化与手性药物等领域的发展提供宝贵的科学与技术支持。

本课题的研究以设计和开发新型高效的不对称催化反应为导向，以高效地构建具有多手性中心的复杂碳环、杂环、螺环和骈环化合物为主要研究内容，目标为有机合成、手性催化与手性药物等领域的发展提供宝贵的科学与技术支持。在国家自然基金的资助下，经历四年的坚持探索，本课题主要取得了如下成果：1）利用在烯烃上引入官能团（导向基）的激活方式，实现了烯基同碳位和烯基邻碳位的碳氢官能团化反应，选择性的合成了1,3-二烯，1,4-二烯等化合物。发展的主要反应包括：铱催化下烯烃与烯烃及炔烃的交叉偶联反应；首例钴催化下的烯烃间的交叉偶联反应；铱催化下丙烯酰胺与1，3-二烯的偶联反应；利用弱配位的导向基，实现了烯丙基和高烯丙基取代底物的同碳位的直接烯基化反应；连有8-氨基喹啉的烯烃与碳酸烯丙酯的烯烃同碳位碳氢键烯丙基化的反应。2）通过有机催化策略，利用手性磷酸（CPA）催化下芳基炔烃类化合物与邻氨基氟代苯乙酮的不对称串联环化反应，实现了IAN类轴手性骨架的不对称构建。3）手性N-杂环卡宾在各种活化模式下催化的各种不对称环化反应，高立体选择性构建了若干新型的手性杂环化合物。发展的主要反应包括：氮-杂环卡宾催化的γ-氯代烯醛与烯胺、α-arylidenepyrazolinones的不对称[3+3]、[4+2]环加成反应；手性氮-杂环卡宾催化的γ-氟代烯醛与pyrazolinone的不对称[4+2]环加成反应；氮-杂环卡宾催化的benzoin水相不对称反应；氮-杂环卡宾催化的α-氯代醛与偶氮甲亚胺的不对称[3+2]环加成反应。4）以过渡金属铱、钯为催化剂，实现了苯并噻唑乙酸乙酯及乙酰胺类化合物的不对称烯丙基取代反应；以金属铱手性配合物为催化剂，实现了香豆素、吲哚嗪等众多亲核性试剂的不对称烯丙基取代反应。.基于上述研究工作，共发表SCI论文34篇；申请中国发明专利8项，授权专利3项。培养硕士研究生22人，在读10人，毕业12人。参加国际及国内学术会议17人次。