氮氧化物作为亲电胺源的钯催化不对称异腈插入反应研究

In recent years, palladium-catalyzed isocyanide insertion reactions have been rapidly developed and tremendous synthetic methods were reported. However, Pd-catalyzed asymmetric imidoylation process is still a challenging issue and has rarely been explored, probably due to the strong coordinating ability of isocyanide to metal centers in competing with chiral ligands. Herein, we propose to use N-O compounds as electrophiles to realize novel Pd/L*-catalyzed asymmetric isocyanide insertion reactions, constructing privileged compound library of chiral center containing N-heterocycles. By desymmetrization strategy, we aim to realize asymmetric C-H bond imidination reactions. And chiral carbon centers could be constructed via tandem alkene (alkyne)-isocyanide insertion process. By investigation of the reaction mechanism, the mistery of asymmetric Pd-catalyzed isocyanide insertion could be disclosed, which will benefit for the synthesis of more complex chiral molecules.

近年来，钯催化异腈插入反应得到了迅速的发展，不对称钯催化异腈插入反应成为了一个亟待解决的化学挑战。本研究采用氮氧化物作为亲电试剂，在钯与手性配体的调控下实现新颖的不对称异腈插入反应，构建具有优势骨架的含氮杂环小分子化合物库。本研究旨在通过去对称化的策略，实现C-H键的不对称脒基化反应。另外，利用烯烃以及炔烃的串联插入反应，来实现季碳手性中心的构建。通过对反应机理的深入研究，阐明钯催化不对称异腈插入反应的关键因素，为更加复杂手性分子的不对称合成提供基础。

杂环化合物在药物研发，天然产物以及功能材料中都具有非常重要的应用。本文对近几年通过基金资助开展的研究情况进行总结，主要分为两大部分：1）钯催化官能化异腈的环化反应构建含氮杂环化合物。这部分工作中我们分别实现了第一例去芳构化的钯催化异腈插入反应，多官能化异腈的合成与钯催化选择性环化，氮氧化物作为亲电胺源的碳氢键氨基亚胺化反应以及二氢异喹啉的碳碳键断裂/重排反应。通过这一策略，我们高效的构建了一系列的含氮杂环化合物如吲哚啉，噁唑啉酮，二氢异喹啉以及异喹啉等。2）过渡金属催化的重氮卡宾插入/环化反应。在这部分工作中，我们分别实现了铑催化碳氢键活化双卡宾连续插入环化反应，铑催化DMF作为C1来源的氨基吡唑与重氮卡宾的环化反应以及钌/铱催化环内酰胺导向的碳氢键活化/卡宾插入/环化反应研究。通过卡宾插入反应构建了一系列的杂环化合物如异香豆素并呋喃，吡唑并吡啶以及5并环骨架等。我们还通过控制实验，同位素标记等手段对以上反应进行了深入的机理研究，加深了我们对小分子插入反应的理解，为我们日后发展更加高效的合成方法及其在天然产物，药物分子合成中的应用奠定了重要的理论与实践基础。