不对称催化1,5-氢迁移反应的研究

Direct C-H bonds functionalization enables strategically new approaches to complex organic compounds including biologically active agents and functional organic materials. 1,5-Hydride shift is a novel redox stratege that includes the cleavage of a C-H bond and the formation of a new C-C bond. However, the catalytic enantioselective version of 1,5-hydride shift is still a particularly difficult challenge. This proposal will develop a series of synthetic methodologies on 1,5-hydride shift via chiral Br?nsted acids and chiral Lewis-acid complexes in combination with chiral ligands. Several novel optical pure cyclic compounds will be synthesized through the variation of substrates, such as tetrahydro- isoquinolines,benzo-dihydrooxazines, dihydro-quinolines,tetrahydro-naphthalenes, spiro-oxindoles,azepines and oxepins. These protocols will provide access to new strategies that generate structurally diverse and complex natural products and pharmaceutical molecules.

直接碳-氢键活化从有机合成策略上是构建复杂有机分子包括生物活性分子、有机功能材料等最新颖有效的方法，其中1,5-氢迁移反应是通过分子自身氧化还原来实现sp3 碳-氢键断裂、新的碳-碳键形成的方法。高立体选择性地进行不对称1,5-氢迁移反应，仍然具有很大的挑战。本项目采用手性布朗斯特酸和手性路易斯酸配合物，发展一系列不对称催化1,5-氢迁移反应的合成方法学。主要通过设计不同类型的反应底物，合成一系列新颖的手性环状化合物，包括四氢异喹啉、苯并二氢噁嗪、二氢喹啉和四氢萘类化合物，以及螺环氧化吲哚、吖庚英、噁庚英类衍生物等，为复杂天然产物和药物分子的多样性导向合成提供一条更简捷高效的途径。

本项目主要基于碳-氢键活化策略，研究发展新的不对称1,5-氢迁移反应，高效构建广泛存在于生物活性分子中的手性杂环分子骨架，为复杂天然产物和药物分子多样性合成提供简洁高效的新手段。过去三年内我们在部分方面取得了突破性进展。发展了不对称接力催化Semipinacol重排/Michael加成串联反应，在铑(II)和双功能有机小分子的接力催化下，重氮醇类化合物生成金属卡宾再发生半频哪醇重排，与硝基烯发生Michael加成反应，可获得一系列高官能化的硝基化合物；首次发现一类具有“边臂效应”的手性噁唑啉配体，与六氟锑酸铜配合生成高活性的手性路易斯酸配合物能够很好地实现邻位含有苄位sp3碳-氢键的不对称[1,5]-氢迁移/环化反应，取得了中等的非对映选择性和较好的对映选择性；设计并合成了一类结构新颖、易于制备的钴(III)金属手性配合物钠盐，成功实现了不含导向基团的芳香亚胺与富电子烯烃，如烯基醚类、烯胺类化合物的不对称Povarov反应，高立体选择性地合成了多取代手性四氢喹啉类化合物。