手性类卡宾中间体的不对称催化合成及反应性质研究

Carbenoids are one of the fundamental intermediates in organic chemistry and found many applications in the area of asymmetric synthesis, e.g. Simmon-Smith cyclopropanation and 1,2-metallate rearrangement. However, sec-butyllithium and stoichiometric amount of expensive sparteine as chiral ligand are generally required in the preparation of chiral carbenoids, which significantly limits its applications in synthesis. This proposal seeks to develop a new strategy to generate chiral carbenoid intermediates in situ through a mild transition metal catalysis, proceeding via the asymmetric addition of organometallic species to readily available alkenes bearing a potential leaving group. Furthermore, this new strategy of the generation of chiral carbenoids will be applied in the reactions involving 1,2-metallate rearrangement (e.g. the homologation of alkylboronic esters). Due to its mild reaction conditions, inexpensive reagents used and good stereoselectivity, this new strategy would further expand the scope of the application of chiral carbenoids in organic synthesis.

类卡宾化合物是一类基本的有机化学中间体，在有机合成领域有着重要的应用价值，如Simmon-Smith环丙烷化反应和1，2-金属迁移等反应。在传统的手性类卡宾中间体合成中，需要使用当量的异丁基锂以及价格昂贵的鹰爪豆碱作为不对称配体来实现不对称锂化，因而限制了此类反应的应用范围。本申请项目立足于解决这一科学问题，避免使用当量的异丁基锂和鹰爪豆碱，着眼于以含有离去基团的简单烯烃为反应原料，利用温和的过渡金属催化的不对称加成反应，以实现手性类卡宾中间体的不对称催化合成，并应用于1，2-金属迁移等经典的手性类卡宾中间体的反应中（如：不对称硼化）。这一新的手性类卡宾中间体合成策略，具有价格便宜、反应条件温和、底物适用性广、反应立体化学选择性好等优点，将进一步拓展手性类卡宾中间体在有机合成中的应用范围。

本报告探索开发了一种有效合成高非对映选择性1,3二醇的方法，这个方法使用了硅醚瞬态保护策略，以内部烯丙基醇作为反应底物，通过使用路易斯酸路Cu(OAc)2作为反应催化剂，CH3OLi作为碱，HBcat为硼氢化试剂，(MeO)2SiHMe为羟基保护试剂，高效构筑高非对映选择性的1,3二醇结构。.此外，本文系统研究了以廉价易得的大宗有机化学品为原料，通过温和的电化学脱氢和脱羧过程，发展了高效、简洁、绿色地构建C(sp3)-N键的新方法和新策略。.1）电化学氧化C–H/N–H的交叉脱氢偶联（CDC）反应形成C(sp3)-N键。.从反应机理角度分析，之前报道的大多数电化学氧化C–H/N–H交叉脱氢偶联（CDC）形成C(sp3)-N键的反应主要经由氮自由基中间体，且以分子内反应为主。在本报告的工作中，利用电化学氧化环庚三烯或氧杂蒽脱氢生成稳定的碳正离子，随后被唑类和酰胺类等含氮亲核试剂捕获形成C(sp3)-N键。.2）电化学氧化氨基酸脱羧形成C(sp3)-N键。.现有的由烷基羧酸脱羧来构建C(sp3)-N键的方法，需要将羧酸进行预活化形成相应的氧化还原活性酯。本报告通过电化学的方法，利用Hofer-Moest的拓展工艺，不需要预活化羧酸，使氨基酸直接氧化脱羧形成碳正离子，并被邻位氮原子共振稳定（亚胺离子）。随后，碳正离子被含氮亲核试剂捕获形成C(sp3)-N键。