过渡金属催化的基于不饱和键的反应方法学研究

In this project, we envision to study the reactivities of species containing C-TM bond(s), which may be generated via electrophilic metalation, transmetalation, insertion, etc., towards the unsaturated C-O or N double or triple bonds in aldehydes, ketones, CO2, nitriles, etc., other unsaturated C=C bonds, and electron-rich arenes. With these studies, transition metal-catalyzed environmetally friendly highly efficient methodologies will be devoloped. Their synthetic applications will also be shown with the synthesis of unnatural carbohydrates and natural products.

本申请拟从富电子芳烃的碳-氢键亲电性金属化、金属交换、炔烃及联烯的插入反应生成含有碳-过渡金属中间体，研究这些中间体与极性分子如醛、酮、二氧化碳和腈中的碳-氧双键、碳-氮双键、碳-氮叁键以及其它碳-碳不饱和键，富电子芳烃等的反应性，发展绿色高效的过渡金属催化反应方法学。通过新型配体的设计和合成发展不对称催化，并将其中的一些方法用于一些目标分子及糖骨架体系的合成中。

本项目通过亲电性金属化、亲核性金属化、金属交换、末端炔去质子化、炔烃及联烯的插入反应形成了含碳-过渡金属活性中间体，系统研究了这些中间体与极性分子如醛、酮、、二氧化碳/腈/亚胺正离子中的碳-氧双键、碳-氮双键、碳-氮叁键以及其它碳-碳不饱和键，富电子芳烃等的反应性，发展一系列绿色高效的过渡金属催化反应方法学。项目实施五年来主要从以下几个方面开展了工作：(1) 研究了两价钯催化下芳基硼酸与芳烃、烯烃、炔烃、联烯、醛、酮及腈类化合物的串联反应，发展了一系列杂多环化合物的合成方法学；(2) 发现了C-H官能团化的新导向基团ONHAc。实现了铑催化下导向基诱导的以碳-氢键活化为启动方式的芳烃与烯烃、炔烃以及联烯的偶联反应，并应用手性膦配体取得了优秀的不对称催化效果；(3) 研究了一价铜，二价铜，二价锌促进的末端炔的联烯基化反应，发展了一系列联烯包括光学活性联烯的合成方法；(4) 发展了过渡金属催化下不对称联烯基化和炔基化反应；(5) 进一步发展了钯，金，铑等过渡金属催化下官能团化联烯的环化反应构建系列多环杂环化合物合成及修饰方法学；(6) 研究了过渡金属与烯、炔、联烯等形成的碳-过渡金属中间体与二氧化碳的反应；(7) 应用本项目中发展的方法学高效合成了一系列天然产物和目标分子。