手性阳离子催化的不对称高锰酸钾氧化反应的研究

Asymmetric catalysis is an effective approach to access chiral small molecules that are important in a lot of areas. In this project, we will investigate a novel strategy that makes use of chiral cationic catalysts to control asymmetric transformations mediated by transition metal anions. With chiral guanidinium and quaternary ammonium phase-transfer catalysts, asymmetric permanganate oxidation of alkenes, including dihydroxylation and oxohydroxylation, will be investigated. The research will be conducted to broaden the substrate scope, design and optimize chiral catalysts structure, investigate the reaction mechanism, and apply the oxidation reaction in organic synthesis. The goal of this research is to develop asymmetric permanganate oxidation as a practical asymmetric oxidation process. Meantime, the study will provide a deep understanding of the fundamental mechanism of catalysis and asymmetric induction involved with transition metal anions catalyzed by chiral cationic catalysts.

不对称催化是合成手性分子的有效手段，本项目将研究一种新型的手性阳离子控制金属阴离子参与反应的不对称催化策略。利用手性胍盐和季铵盐等手性阳离子相转移催化剂，本项目将研究不对称高锰酸钾烯烃氧化反应，包括不对称双羟基化和氧化羟基化。项目将从反应底物的拓展，催化剂结构的设计与优化，反应机理的研究和氧化反应的应用等方面开展工作。目标是将烯烃的不对称高锰酸钾氧化发展成为一种实用的不对称氧化过程；同时，深入理解手性阳离子催化的金属阴离子参与反应过程中的催化和手性诱导的本质问题。

不对称催化是合成手性分子的一种高效途径。本项目基于一种新型的手性阳离子控制金属阴离子参与反应的不对称催化策略开展研究。项目研究了一系列烯烃底物的不对称高锰酸钾氧化，实现了α-烷基烯酸酯的高对映选择性氧化羟基化，合成了一系列α-羟基-β-酮酸酯类化合物，产率高达95%，对映选择性高达95% ee。项目研究得到了优化的氟代辛可宁定盐催化剂，可以实现反应的高对映选择性，并研究了催化剂库中催化剂结构与反应选择性的关系。本项目还将发展的不对称高锰酸钾氧化方法学，成功应用于合成喜树碱，毒葫芦卜素等药物活性分子的手性合成中间体和手性α-羟基-β-氨基酸类化合物的不对称制备。本研究突破了高锰酸钾对烯烃不对称氧化羟基化在底物以及催化剂方面的局限，反应条件更加温和，实用性更强。. 项目还研究了β-二取代的丙烯酸酯类底物的高锰酸钾氧化，得到了不对称双羟基化反应产物手性邻二醇。贫电子的多取代烯酸酯对于Sharpless不对称双羟基化反应是一类具有挑战性的底物，实现该类底物的高对映选择性不对称双羟基化具有重要合成意义，得到的手性叔醇用其它方法难以合成。本项目还发展了一类高锰酸钾氧化α,β-不饱和羰基化合物合成三羰基化合物的方法，该方法原料易得，操作简单，产物三羰基化合物具有重要合成价值。