膦-磷叶立德双齿配体介导的C-H键官能团化反应研究

Transition-metal-catalyzed direct C-H bond functionalizations are indispensable to many facets of modern chemical synthesis in recent years. Among which, advances in ligand design bridge some of the most demanding bond-forming events mediated by ligand-supported homogeneous metal species. However, suitable ligand scaffolds are still lacking, which has hampered the development of broadly practical transformations based on C-H functionalization logic. Phosphine-phosphonium ylide bidentate ligand is nonsymmetrical N,O-mixed donor system and has three-dimensional structure, which would promote the stereospecific C-H bond transformations. Herein, this study discusses principles of phosphonium ylide ligand design, the need to match to a particular substrate class and metal center, and how the ligand traits such as tunability and modularity can be advantageous in efficient and specific synthesis in the following two aspects: 1) Design and screenings of phosphine-phosphonium ylide ligands, promoting C-H bond functionalization in a more efficient fashion under mild conditions; 2) synthesis of chiral phosphine-phosphonium ylides, establishing their roles in effectively asymmetrical synthesis in combination with "internal oxidant". Considering the highly activity and stereoselectivity of the phosphine-phosphonium ylide ligands, this study would provide strong tools to efficient direct C-C and C-heteroatom bond constructions as well as efficient asymmetric synthesis.

近年来，基于过渡金属催化C-H键功能化在现代化学合成中发挥着重要作用。其中，配体设计合成在促进高效专一性C-H键活化反应中起到核心作用。然而，目前可用于有效催化的配体类型较少。膦-磷叶立德双齿配体为不对称 P,C-混合供电子体系，且具有良好空间结构，这将有利于促进立体专一性 C-H 键功能团化反应。在此，本项目将研究该类配体的设计与合成、如何将配体匹配到特定的底物和金属中心，以及配体的模块化设计，具体表现在以下两个方面：1）设计合成膦-磷叶立德双齿配体，使反应在更为高效、温和的条件下进行；2）设计合成手性膦-磷叶立德双齿配体，结合“内置氧化剂“的原理，尝试构筑手性中心，实现有效的不对称合成。鉴于磷叶立德配体的高活性和良好选择性，本项目将为直接高效的 C-C 和 C-杂原子键构筑以及不对称合成提供有力工具。

近年来，基于过渡金属催化C-H键官能团化反应在现代合成化学中发挥着重要作用。其中，配体的设计合成在促进高效专一性C-H键活化反应中往往起到关键作用。膦-磷叶立德双齿配体为不对称P,C-混合富电子体系，具有良好空间结构，有利于促进过渡金属催化的C-H 键功能团化反应。. 本项目以1,2-双(二苯基膦基)苯（o-dppbz）和BINAP为前体配体，合成P,C-膦-磷叶立德双齿配体。该类配体与 Pd(II) 络合得到活性催化体系，在较温和条件下高效实现苯并恶唑与卤代芳烃间的偶联反应。随后，我们以Ir(I)和N,N-双齿配体为催化体系，有效实现乙烯基碳酸乙烯酯的脱羧转化，并与靛红酸酐经烯丙基胺化/环化级联反应成功构筑14元氮杂大环内酯。该类大环内酯表现出良好荧光活性，具有较高量子产率。此外，基于直接 C‒H 键活化策略，本项目还实现多种C-C和C-N键的构筑。其中，以2-吡啶为导向基，开发了基于Pd(II)催化的苯胺与烯基叠氮化物的区域选择性环化反应，合成一系列2-芳基吲哚衍生物；在非金属条件下，从易得的2-炔基芳醛和苯肼出发，通过分子内自由基6-exo-dig级联环化途径，快速构建吲哚并酞嗪骨架；采用含有氮可移去导向基，用于Rh(III)催化的双C-H键活化，与内炔环化构筑一系列稠芳环化合物；采用Ir(III)催化剂和含有氮原子的导向基，以璜酰叠氮或亚硝基为胺源，在无外加氧化剂的条件下实现芳香化合物的直接C-H胺化反应，构筑邻羟基苯胺和邻苯二胺等重要分子骨架。