新型手性氮氧化物的合成及其作为路易斯碱在有机催化反应中的应用

The development of efficient chiral synthetic catalysts is at the center of asymmetric catalysis. In order to achieve high activity and enantioselectivity in the reactions, the catalysts should be well designed to fit the substrates exactly. In this project, with the purpose of developing novel and efficient chiral catalysts, we plan to design and synthesize a variety of chiral N-oxides based on the "privileged" cinchona alkaloid backbone with different factors of steric hindrance, electronic effect, multiple activation sites as well as molecular symmetry. A number of asymmetric reactions involving organosilicon compounds will be systematically investigated to evaluate the catalytic capability of these N-oxides as Lewis base organocatalysts. Further optimization of the catalyst structure and reaction conditions has a large possibility to develop a novel series of chiral N-oxides Lewis base organocatalysts that have the potential of improving catalytic activity or enantioselectivity in some poor result reactions or achieving good catalytic performance in some unexplored reactions.

实现不对称催化反应高效率、高选择性的关键是设计合成适当的手性催化剂， 以实现催化剂与底物之间立体、电子效应的完美匹配。本项目从发展新型有机催化剂入手，拟基于具有"优势结构"的金鸡钠生物碱手性骨架，考虑空间位阻、电子效应、多催化位点和分子对称性等因素，设计合成一系列新型的手性叔胺-N-氧化物。同时系统研究这类化合物作为路易斯碱有机催化剂，在几类有机硅试剂参与的不对称反应中的催化效果，通过规律性地研究这些催化剂的刚性、电性、立体效应、活化官能团等因素对反应的影响，进一步优化催化剂结构和反应条件，最终实现一些目前没有很好解决的不对称催化反应的高效、高对映选择性转化。

在项目资助下，我们首先按照拟定的研究计划，合成了一系列新型的手性叔胺-N-氧化物，但随后发现这类化合物作为有机小分子催化剂不能得到令人满意的催化效果。随后，我们研究了几类环状化合物的构建方法，包括：1. 利用2,2,2-三氟重氮乙烷参与的环化反应构建吡唑和环丙烷衍生物；2. 相转移催化条件下利用醛与异腈基乙酸酯的不对称aldol反应构建手性噁唑啉化合物；3. 利用3-羟基氧化吲哚的不对称脱羧烷基化反应构建含有手性季碳中心的3,3-二取代氧化吲哚化合物；4. 利用三氟甲基取代的环状酮亚胺与2,3-联烯酸酯的环加成反应构建二氢吡咯和氮杂环丁烷衍生物。上述研究取得了较好的结果，已在国际学术刊物上发表研究论文8篇，参编外文书籍1章。