有机催化不对称合成联芳基轴手性化合物

Axially chiral biaryls are important structural motifs in natural products with biological activity and widely used as chiral ligands and catalysts in organic synthesis. Accordingly, the development of highly efficient and enantioselective methods to construct these types of axial chiral compounds is of great theoretical significance and practical value. The main goal of this this project is the development of efficient, simple and mild methods to construct optically active axial chiral compounds by using organocatalytic asymmetric transformation. Several strategies will be focused on realizing this aim: Continue to resolute the BONOL and NOBIN skeletons by using our previous methodology involving kinetic resolution; Construct axially chiral biaryl compounds under mild and efficient conditions directly by using easily available 2-naphthol or 2-naphthylamine as starting material and quinone derivatives as aromatic rings source; Produce diversely structural compounds by using electron-deficient olefin to trap the reactive anion intermediate via organocatalytic tandem reactions; The implementation of this project will not only provide a simple and effective access to the axial chiral compounds, but also inspire chemists to design new organic reactions to construct other types of axial chiral compounds, providing support for the development of novel chiral ligands or catalysts and further application of synthesis of natural product with axial chirality. Finally, an in-depth study of the reaction mechanism will help to obtain more comprehensive and detailed understandings and enlighten new inspirations.

联芳基轴手性普遍存在于许多具有重要生物活性的天然产物和广泛使用的手性配体或催化剂中。因此，发展高效地对映选择性的方法来构建这类轴手性化合物具有重要的理论和实际意义。本项目以构建光学活性的轴手性化合物为目标，旨在努力发展高效、简单、温和的有机催化不对称合成方法。主要集中在以下几个方面：继续探索对BINOL，NOBIN骨架的动力学拆分，争取实现高对应选择性的轴手性化合物；基于2-萘酚或2-萘胺衍生物为原料，利用苯醌类衍生物作为多官能团芳基源，发展直接不对称合成轴手性联芳基骨架的方法；利用有机不对称催化的串联反应，开发轴手性化合物的多样性合成。本项目的实施不仅可以解决目前联芳基轴手性化合物难以获得的难题，提供简便高效的轴手性化合物合成的手段；更可以启发设计新型有机反应，深入研究轴手性的反应机理，为含轴手性天然产物的全合成和药用小分子轴手性先导化合物的开发提供新的源泉，启迪新的灵感。

轴手性联芳基结构不仅广泛存在于天然产物、手性配体和催化剂中，也在药物和材料等交叉领域显示出巨大的应用潜力。然而相比中心手性所得到的广泛关注度，轴手性一直缺少较为系统的研究。在过去相当长的一段时间里，该类结构的来源主要依赖于原子经济性差且成本较高的手性拆分和传统过渡金属催化的不对称交叉偶联。考虑到轴手性分子的特点和有机催化的优势（反应条件温和、催化剂稳定性好、官能团兼容性强），本项目以手性有机小分子催化剂为工具开展轴手性联芳基化合物的构建研究。实施过程中发展了包括不对称芳基化、不对称环化和不对称加成等一系列的高效方法，实现了轴手性联芳基、芳基含氮杂环、芳基烯烃和螺环二酚等骨架的催化不对称合成，同时对所构建的轴手性分子的用途进行了拓展研究。结合实验结果与理论计算对反应机理进行了详细探索，深入理解了反应立体控制的机制。本项目的成功实施为轴手性分子的构建提供了新的方法，促进轴手性化学发展的同时也加速了其在交叉领域的应用；而且，通过研究过程中发现的新化学、解决的重大科学问题，也进一步推动了不对称有机催化的发展。