胺氧化反应（aminoxylation）的不对称催化及其机理研究

During the past few years, we were fortunate to witness the exciting development of organocatalytic asymmetric alpha-aminoxylation and its tremendous applications in one-pot elaborations as well as complex natural product syntheses. The incredibly facile process to introduce an oxygen atom at the ? position of carbonyl compounds with often times complete stereoselectivity reassured its vital role in the pharmaceutical and agrochemical industry for the preparation of oxygenated molecules. Although endowed with a remarkable substrate scope and various types of readily available catalysts, certain limitations still exist with respect to undesired by-reactions, relatively high catalyst loadings (especially for secondary amine-based catalysts), difficulties in scale-up, and those unreactive, non-selective substrates. To address such problems, a rational design of new catalysts will be forseeable in the current plan, with an emerging understanding on the origin of catalysis. Finally, creative combination study of new catalysts, new reactions and reaction sequences will further broaden the scope and applicability of aminoxylation. The research plan also covers the study of the O/N selectivity in aminoxylation and the application of new catalysts in the synthesis of some natural products.

由于羰基alpha位的不对称胺氧化反应(aminoxylation)可以简单地把一个氧原子立体选择性地引入羰基的alpha位，这使得胺氧化反应及相关串联反应迅速成为医药与农药领域中构建含手性碳氧键复杂分子的重要手段。然而该反应的局限性，如:副反应氧胺化反应（oxyamination）的存在、相对较高的催化剂负载、特别是不适用于线性酮底物等，大大地限制了它的应用范围。本课题拟通过对反应机理的深入研究、新催化剂的设计与合成等合理地解决上述不足。具体开展以下工作：（1）在现有基础上深入研究反应机理；（2）从氢键作用、立体和电子效应等因素的综合考量出发,设计、合成新型手性催化剂，结合机理研究找到反应底物广普的胺氧化反应高效催化剂；（3）通过对催化剂结构的调节，调控反应中的O/N选择性问题；（4）将新催化剂用于机理相同或相近的反应中，以期发现其它不对称催化反应；（5）将反应运用于合成某些天然产物。

发展了不同反应条件下β-酮酯的胺氧化反应，分别得到了含有季碳中心的O-选择性产物和N-选择性产物。并将该反应应用于烯胺双键的双官能团化研究，以优异的对映选择性及非对映选择性得到了含有季碳手性中心的邻羟基手性缩醛衍生物。目前，两种选择性的规律正在探索中。另外，利用氨氧化反应过程中的手性催化的氢键、共价键等手性关键诱导的机理，开展了以下几个方面的研究：（1）手性N-杂环卡宾在各种活化模式下催化的各种不对称成环反应，高产率高立体选择性得到了若干新型的手性杂环化合物；（2）采用L-脯氨酸衍生物作为催化剂，设计并报道了几类高效多米诺反应，实现了几种复杂螺杂环及并杂环手性化合物的高效合成；（3）研究了几类[3+2]环加成反应，合成具有潜在生物活性的五元杂环化合物；（4）研究了金属Ir配合物与手性磷酸协同催化下，萘酚的不对称去芳构化烯丙基取代反应，高立体选择性得到了含季碳中心的2-萘酮产物；（5）研究了烯烃与烯烃间的偶联反应，采用不同的导向基团策略发展了多种烯烃与烯烃间的新型偶联反应。.发表SCI论文共计23篇，一区论文14篇，二区论文7篇，三区论文2篇。.申请中国发明专利5项。.培养硕士研究生27人，在读15人，毕业12人。.参加国际国内学术会议并作大会报告7人次。