双官能团活化驱动的有机小分子催化不对称反应的机理与构效关系

利用理论化学方法，在包含溶剂效应条件下全面系统研究双官能团活化驱动的手性有机小分子催化不对称Michael、aza-Michael加成和Biginelli反应的机理；建立对映选择性反应通道模型，优化反反应途径；通过研究有机小分子-底物形成的多元复合物体系的空间效应、电子效应、轨道效应，构建氢键等各类非共价相互作用理论模型，分析阐明有机小分子的手性元素在控制对映选择性方面的构效关系，揭示手性有机催化作用的微观本质；运用相对反应速率理论，预测有机小分子催化反应的ee值，利用 QSR 建立有机小分子催化效率的理论评价指标。

本项目用理论计算方法详细研究了双手性类、手性双磷化物、硫脲类双官能团、仲胺类双官能团和胍类双官能团五个系列有机催化剂驱动的八种不对称合成反应，探讨了反应机理以及催化剂的各官能团在催化过程中的作用机制，取得了一些创新性成果，达到了预期的研究目标。主要创新性结果是：.（1）对双手性类催化剂，揭示了两种不对称元素的几何结构与对映选择性的关系，提出了“闭合”式和“敞开”式 催化剂构型设计思路；（2）通过对硫脲-叔胺、羟基-硫脲、O-TMS-苯基-吡咯三类双官能团催化剂催化反应，构建了“氢键活化”模型，发现了非共价和弱共价相互作用对对映选择性的协同控制现象；（3）通过研究手性双环类催化剂活化底物的驱动力发现了双磷化物的磷原子活化底物，两个手性五元环控制反应的对映选择性；胍结构的氮原子在活化底物和促进产物生成中起控制作用，五元环-六元环链接决定反应的对映选择性和区域选择性。