光促进的自由基共轭加成-不对称质子化反应

This project focuses on the enantioselective conjugate additions of photoredox produced nucleophilic radicals with electron-deficient olefins via enantioselective protonation. Various photoredox catalysis produced nucleophilic carbon radicals can be used in the conjugate additions with α-branched electron-deficient olefins under the acceleration of chiral catalysts, the resulting tertiary radicals can be reduced to carbanions，which may be transformed to desired chiral product via enantioselective protonation processes. Direct α-protonation may give the α-chiral tertiary carbon center, while γ-protonation may happen and produce chiral allene if there is alkynyl in the α position of the olefin substrate.. The key to the protocol is how to find out some suitable electron withdrawing groups (EWG) for the α-branched electron-deficient olefins. The EWGs must have strong interaction with chiral catalysts and form perfect chiral intermediates with it. We will use three types of chiral catalysts, including chiral phosphoric acid, Lewis acid, and urea/thiourea, and we will search for suitable electron-deficient olefins according to these chiral catalysts and optimize the conditions for the reactions in this project.

本项目研究光催化的自由基不对称共轭加成反应，主要通过不对称质子化反应来实现反应手性的控制。利用光催化氧化还原反应在温和的反应条件下得到亲核自由基，在手性催化剂的加速作用下与α取代的末端缺电子烯烃底物发生自由基加成反应和单电子还原得到叔碳负离子中间体，最后在手性催化剂的作用下不对称质子化得到手性目标产物。α位直接质子化可以得到α手性的产物，如果α位连接炔基，有可能通过γ位质子化反应得到手性联烯的产物。本项目的关键在于选用合适的α取代的缺电子烯烃底物所带的吸电子基团，使其可以与手性催化剂产生较强的相互作用来获得有利于不对称质子化的手性环境，从而诱导产生产物的手性。本项目依据底物吸电子基的特征从手性磷酸、手性Lewis酸和手性脲/硫脲这三类催化剂中筛选合适的手性催化剂，然后通过优化反应条件来实现本项目的目标反应。

手性有机化合物在有机合成、医药、生命科学和材料科学等领域都有重要应用。有机催化剂和金属催化剂催化的不对称反应是简洁高效得到结构复杂、种类多样手性有机物的重要手段。本项目使用手性磷酸和镍络合物为手性催化剂，研究不对称催化合成一些手性恶唑啉、手性α-叔胺（例如二氢和四氢吡啶）和手性仲醇衍生物等类型的化合物的方法。研究内容包括以下三方面：1）通过手性磷酸和光催化剂的协同催化作用，经过自由基加成-不对称质子化过程，合成α位手性的恶唑啉类化合物；2）手性磷酸催化的不对称远程胺基化实现的α,α-二取代氢化喹啉的高效动力学拆分反应及其衍生反应；3）通过镍催化的1-氯-1-烷基醇酯的不对称还原偶联芳基化/烯基化反应实现手性仲醇的合成。手性产物的丰富转化也展示了这些反应的实用性。在这些反应的研究过程中也对反应的机理进行了初步探索，使我们对反应的可能历程有了进一步的了解，为之后的继续研究打下一些基础，并指引我们发现了一系列后续的有趣反应。