过渡金属催化烯烃的不对称转移氢氰化反应研究

Enantiopure nitriles are useful synthons in organic synthesis, which can easily convert into other important chiral compounds such as amines, carbonyl derivatives and so on. Metal-catalyzed asymmetric hydrocyanation of olefins is the efficient and concise method for synthesis of chiral nitriles. In the previous work, highly toxic and volatile HCN or precursors are usually used for synthesis of the Markovnikov addition hydrocyanation products. This project focuses on the use of cooperative bimetal catalysis in the asymmetric transfer hydrocyanation of olefins. Through reasonable design of bifunctional chiral secondary phosphine-oxide–phosphines (SPO-P) ligands and HCN donor molecules, the metal catalyst activates C-CN bond under mild conditions and transfers HCN to the olefin with high enantioselectivity. The new cooperative catalysis enables synthesis of chiral nitriles with structural diversity under efficient and safe conditions, and uses for reference to other asymmetric transfer reactions such as hydroacylation and hydrochlorocarbonylation.

手性腈化合物是有机合成中常用的合成子，能够方便快捷地转化为胺、羰基衍生物等重要手性化合物。金属催化烯烃的不对称氢氰化反应是构建手性腈类化合物简洁高效的方法之一。目前报道的金属催化不对称氢氰化反应利用高毒性易挥发的HCN或前体，合成马氏规则加成的氢氰化产物。本项目拟采用转移氢氰化策略，利用合适的HCN给体分子和双功能手性二级膦氧-膦（SPO-P）配体在温和条件下实现烯烃的不对称转移氢氰化反应。新的协同催化体系不仅能够实现手性腈类化合物的高效安全和结构多样性的构建，并且为其他官能团（氢酰化、氢酰氯化等）的不对称转移反应的研究提供借鉴意义。

氰基是有机合成中一种重要的中间体，其中β-氨基腈类化合物能直接转化为β-内酰胺、β-氨基酰胺、β-氨基醛及β-氨基酸，β-氨基腈类化合物也是许多药物、天然产物及β-肽等的重要合成中间体。因此，研究引入β-氨基腈基团的环保经济的方法是具有理论和实际意义的。在本基金研究工作中，我们首先以Ni(COD)2作催化剂，3-甲氧基丙腈作氰源，在一定条件下，烯基酰胺顺利发生转移氢氰化反应构建β-氨基腈，取得了良好的收率和高区域选择性。该反应有效的避免了使用易挥发且剧毒的氢氰酸，降低了传统氢氰化反应存在的安全隐患。其次通过联烯基酰胺的氢氰化反应一步构建β-氨基腈。使用Ni(COD)2作催化剂，丙酮氰醇作氰源，联烯基胺顺利发生区域选择性的氢氰化反应，该反应具有操作简单，活性高，范围广等优点。但对映选择性较差，我们将继续针对该反应设计合成一类手性膦配体，以期在实现高活性的同时获得优异的对映选择性。