新型手性磷氧催化剂的设计合成及在C=N不对称硅氢化还原中的应用

The organic chiral Lewis base catalyzed hydrosilylation of prochiral imines/enamines has been developed as a straightforward and useful method to prepare chiral amine. The chiral C=O and S=O Lewis bases were found to be very good catalysts for asymmetrical reduction of various N-substituted imines and enamines. The efficiency of the S=O Lewis base to activate the trichlorosilane to reduce the C=N is much higher than C=O Lewis base, but the S=O Lewis base could be easily decomposed in the reaction system. Therefore, more than 10 mol % catalyst loading both for the C=O and S=O catalysts is always needed to get high yield and ee. Although P=O Lewis base is more active and stable comparing with C=O and S=O which makes it has a good application potential in the catalyzed asymmetrical hydrosilylation reactions, so far, no P=O Lewis base has been successfully used in the hydrosilylaiton of C=N, most likely due to the bulkiness associated with the currently available P=O catalysts. In this context, we plan to design and synthesize novel P=O Lewis base catalysts with smaller steric hindrance, which should have good chances to break through the bottleneck of the catalytic activity associated with the Lewis base catalyzed asymmetric hyrosilylation.

手性有机路易斯碱催化硅氢化还原前手性亚胺和烯胺已被发展成为了合成手性胺的一种简便有效的方法，尤其是C=O和S=O类路易斯碱催化剂，对各种N取代的亚胺、烯胺均能取得较好的效果。但是C=O催化剂效率低，S=O类催化剂活性较高，但结构不稳定，所以催化剂用量大都在10 mol % 以上。P=O类路易斯碱催化剂在硅氢化反应中具有很大的潜力，其活性应高于C=O和S=O，且具有很好的稳定性。但现有的P=O类路易斯碱催化剂由于位阻的原因，在亚胺和烯胺的不对称硅氢化还原中还未能显现出效果。本项目针对有机催化不对称硅氢化还原催化剂用量过高的瓶颈问题，设计合成新型P=O路易斯碱催化剂，有望实现新的突破。

手性有机路易斯碱催化硅氢化还原前手性亚胺和烯胺已被发展成为了合成手性胺的一种简便有效的方法，尤其是C=O和S=O类路易斯碱催化剂，对各种N取代的亚胺、烯胺均能取得较好的效果。但是C=O催化剂效率低，S=O类催化剂虽然活性较高，但结构不稳定。P=O类路易斯碱结构稳定，因此在催化硅氢化反应中应该具有很大的潜力，但现有的P=O类路易斯碱催化剂由于位阻的原因，在亚胺和烯胺的不对称硅氢化还原中还未能显现出较好的催化效果。. 本项目首先实现了HMPA类含有P=O官能团的有机小分子，催化三氯硅烷参与的肼与酮/醛的还原肼化反应，制备1，1-二取代的肼化产物的方法，可获得超过90%的收率，而且有很好的底物普适性。在新设计的手性催化剂的作用下，最高可得92%收率和88%的ee。其次，实现了HMPA催化，吲哚与醛和酮，通过多步串联反应，形成1，2，3-三取代吲哚啉的方法。最后，我们还实现了通过HMPA催化，首次实现了三氯硅烷对简单吡啶衍生物的还原反应。. 在进行以上研究工作的同时，我们还设计合成了以缬氨酸为模板的手性催化剂，开发了可同时用于催化N-芳基和N-烷基保护的亚胺的不对称还原体系。通过手性哌啶2-甲酸衍生的甲酰胺催化，实现了β-苄基-N-不保护烯胺酸酯的不对称催化还原，可得高达99%的收率和90% ee。同时通过手性叔丁基亚磺酰胺类催化剂催化，实现了β-芳基-N-不保护烯胺酸酯的不对称催化还原，可得90%左右的收率和94%的ee。. 在以上研究工作的基础之上，我们进一步通过手性谷氨酸和1，2-二苯基乙二胺为手性骨架，设计合成了系列含有P=O的新型手性催化剂，并将其用于活化三氯硅烷参与的芳香氮杂环的去芳构化官能团化研究，已经取得一定的研究结果。.