金鸡纳碱促进路易斯酸催化多组分反应及其负载化催化体系研究

The perfect combinational use of organocatalysis and metal-based catalysis is one of the hottest topics and challenges in the field of catalysis and organic synthesis. Inspired by previous research experience on asymmetric cinchona catalysis and Lewis acid catalysis, the project will focus on the development of multicatalysts with cooperative cinchona-derived organocatalyst and Lewis acid catalyst, including polysiloxane-supported heterogeneous catalysis. In this project, the research team will carry out mainly to establish several efficient multifunctional chiral catalysts for useful and important multicomponent transformations, such as asymmetric Biginelli and Biginelli-like reaction, one-pot multicomponent reactions that led to biological active products. In addition, we will provide the detailed mechanism for these homogeneous or heterogeneous multicomponent reactions by spectroscopy analysis, and will focus on the investigation of mechanistic process and supporter effect of cooperative cinchona-derived organocatalysis, Lewis acid catalysis and polysiloxane-supported organocatalysis, which would be useful for further modification and designing of more perfect multi-catalysts derived from chiral cinchona and Lewis acids in the future.

不对称催化是催化化学和有机化学的前沿和交叉方向之一，发展新型催化体系包括多相手性催化剂从而提高合成反应的效率与选择性一直以来是该领域的核心难题。近年来，将有机小分子催化和路易斯酸金属催化完美结合起来是在均相催化和有机合成化学领域中的热点课题之一，具有潜在的重要应用价值。本项目将基于手性金鸡纳碱的特性和路易斯酸的催化性能，深入研究金鸡纳碱手性源衍生的功能小分子及高分子负载催化剂和路易斯酸协同作用，期望将新型手性催化体系应用于多组分反应中，期望通过不对称对称催化多组分合成反应及其类似反应，一步构建多手性中心环己烷衍生物。另一方面，以这些反应为模型，以电喷雾质谱、在线量热仪和原位红外仪等波谱手段深入研究相关不对称催化反应的机理，包括金鸡纳碱基功能分子与路易斯酸的协同作用机制，负载催化剂的载体效应，提出具有一定规律性的机理，以此为依据不断设计、更新获取具有完美催化活性和立体选择性的新型催化体系。

不对称催化是催化化学和有机化学的前沿和交叉学科之一，发展新型催化体系包括多相手性催化剂从而提高合成反应的效率与选择性一直以来是该领域的核心难题。近年来，将有机小分子催化和路易斯酸金属催化完美结合起来是在均相催化和有机合成化学领域中的热点课题之一，具有潜在的重要应用价值。本项目自2018年实施以来，以天然来源的手性金鸡纳碱上的羟基或烯基为反应点，经多步反应途径，合成出了结构多样性的金鸡纳碱伯胺及其衍生催化剂，对金鸡纳碱上叔胺或膦中心的官能化基团进行了系统性的组合研究，为发展不对称路易酸催化体系奠定了基础，探索建立了多样性的有机合成反应，建立了若干类不对称催化环加成反应，实现了含氮杂环和手性六元环的高效高立体选择性催化合成，并与有机硅材料实现了金鸡纳碱上的双键与乙烯基聚硅氧烷上的双键的交联，从而制备了聚硅氧烷负载的金鸡纳碱催化剂体系。相关工作丰富了金鸡纳碱作为手性源促进路易酸催化转化反应的研究，并已在ACS Catal., Chem. Commun.等国际知名的学术期刊累计发表相关研究论文7篇，培养了多名研究生。