基于钯催化烯丙基取代反应的不对称串联反应研究

Pd-Catalyzed asymmetric cascade reactions based on allylic substitutions are efficient procedures for the construction of bioactive chiral heterocyclic compounds. However, in addition to somewhat poor catalytic results, current strategies mainly allow for the synthesis of single heterocycles bearing a few chiral centers. Based on long-term research in the field of asymmetric allylic substitutions and cascade reactions, several Pd-catalyzed asymmetric cascade reactions based on allylic substitutions have been designed for the convenient construction of complex heterocyclic compounds bearing multiple stereocenters. We have carried out preliminary studies concerning the above mentioned asymmetric cascade reaction and obtained promising results. For example, fused heterocyclic compound with multiple chiral centers could be synthesized with up to 99% ee and 20/1 dr. These results show that the above designed cascade reactions are of good feasibility. Further work concerns improving the asymmetric catalytic behavior, exploring substrate scope and applying these cascade reactions to the efficient synthesis of biologically active molecules, drugs and their key intermediates. The research will provide an efficient pathway towards the synthesis of complex heterocyclic compounds with multiple chiral centers.

基于钯催化烯丙基取代的不对称串联反应是直接构建具有生理活性的手性杂环化合物的有效途径之一。然而，现有文献主要是针对合成手性单杂环化合物，且环上取代基往往较少，不对称催化效果一般也较差。在申请者对不对称烯丙基取代反应和不对称串联反应两方面的多年研究基础上，本申请设计了几类基于钯催化烯丙基取代反应的不对称串联反应，以期方便高效地构建多手性中心的杂多环化合物。申请者已针对上述内容做了大量的前期研究，均取得了可喜的初步结果。例如对于多手性中心的骈杂环化合物的不对称催化合成，已取得高达99% ee及20/1 dr的选择性。这些结果显示，本申请所设计的几类新型不对称串联反应具有很好的可行性。本申请拟在此基础上，进一步提高这些反应的催化效果、拓展底物的适用范围，并将这些反应应用于生物活性分子和药物及其关键中间体的高效合成。该课题的完成将为一系列多手性中心的杂多环类化合物的高效合成提供新思路和新方法

本申请以钯催化的不对称烯丙基串联反应为研究内容，利用简短的路线、高收率以及高选择性地合成多手性中心、多官能化的骈环和螺杂环分子，为多种类型手性杂环化合物的合成提供了一条切实可行、绿色高效的途径。.1）首次实现钯催化内消旋环状二烯丙基醋酸酯与环状酮亚胺的高效不对称烯丙基取代串联反应，催化产物还可以进行一系列的转化，例如可以通过选择性还原或者氧化双键而得到一些有用的化合物骨架。.2）首次将由卤代乙酰胺与吡啶原位生成的季铵盐作为新型亲核试剂应用于钯催化不对称烯丙基串联反应中，反应均可高效进行且所得到的手性哌啶衍生物经过简单转化，可以得到非天然手性氨基酸、手性二胺以及二肽类化合物等。.3）以溴乙酸酯或溴代酮与2-羟基吡啶原位生成的中间体，在不对称烯丙基串联反应中以最高达98%的收率获得了一系列含有六元内酰胺的化合物。反应产物经过简单转化，可以得到非天然氨基酸和生物活性分子。.4）将酮亚胺作为双亲核试剂应用于钯催化的不对称烯丙基取代串联反应中，高效构建手性四氢吲哚类杂环化合物。克级规模的合成也以最高89%的收率和96%的对映选择性得到一系列手性四氢吲哚类化合物。.5）首次将α-氰基酮应用于钯催化的不对称烯丙基取代串联反应，以最高97%的收率和97%的ee值得到手性双环二氢呋喃类化合物。机理研究发现催化剂与烯丙基底物之间的立体位阻是反应获得高立体选择性的关键因素。.6）将对甲苯磺酰腙作为双亲核试剂应用于钯催化的不对称烯丙基取代串联反应，以最高95%的收率、大于20:1的dr值和95%的ee值得到手性双环四氢哒嗪类化合物。.7）设计了以反/顺式烯丙基二碳酸甲酯与双亲核试剂苯甲酰乙腈的钯催化不对称烯丙基串联反应，高收率高对映选择性的合成了手性2,3-二氢呋喃衍生物。研究工解决了当链状的烯丙基二醋酸酯或碳酸酯作为双亲电试剂的情况下，产物的对映选择性控制不好或很难控制的难题。