过渡金属催化的烯烃去氢官能团化反应研究

The synthesis and functionalization of alkenes play a central role in organic synthesis. Vinyl organometallics and vinyl halide species are versatile synthetic building blocks that could be employed as synthetic precursors for further functionalization via a variety of transformations. However, direct metallation and halogenation of simple alkenes still requires multiple synthetic operations and use hazardous reagents. Palladium-catalyzed Heck reaction represents one of the most important synthetic methodologies of carbon-carbon bond formation, which still mainly limited in sp2 Heck reaction. . To address these issues, we present a concept of transition metal-catalyzed dehydrogenative functionalization of alkenes. Through the cooperative bimetallic catalysis and utilizing adequate organic oxidant, this proposal would present the general and mild alkene dehydrogenative metallation and alkylation, to solve the long termed challenges in organic synthesis. We will develop a high-valent palladium-catalyzed alkene dehydrogenative halogenation via electrophilic halogenation to override the weak nucleophilicities of halogen ions.

烯烃的高效合成及转化一直是有机合成化学的核心问题。针对烯基金属物种, 烷基烯烃，烯基卤化物巨大的应用价值以及目前通用合成方法的局限性，本项目提出过渡金属催化的烯烃的去氢官能团化反应的新途径，从简单烯烃出发，解决一系列官能团化烯烃的高效合成问题，提供一类崭新的烯烃的转化方式。 利用双金属协同催化的策略，使用温和的有机氧化剂，申请人实现烯烃的去氢金属化反应以及去氢烷基化反应。申请人拟通过高价钯物种的亲电卤化反应的策略解决卤负离子的弱亲核性问题，实现烯烃的去氢卤化反应。

本项目以Heck反应为基础，围绕过渡金属催化的烯烃的官能团化反应设计与发展了一系列新反应。比如，实现了一系列以胺甲酰基为亲电试剂参与的钯催化的串联Heck反应，有效地构建了形式多样的吲哚酮类核心骨架，丰富了Heck反应类型。发展了具有自主知识产权的8-喹啉咪唑啉配体(Quinim)，并实现了非活化烯烃的对映选择性的胺甲酰基-烷基化反应，以最高达96% ee的优异结果实现了一些3-烷基取代的吡咯烷酮化合物的简洁合成。发展了1,2-二取代烯酰胺的高区域选择性、高非对映选择性、高对映选择性的氟芳化反应，以最高>99% ee的结构得到含有连续手性中心的β-氟代苄胺类衍生物；发展了镍催化的高区域选择性的氢芳基化反应。开展了镍催化的芳基吡啶酯与有机锌试剂的接力催化反应，实现了第一例由酯类衍生物向二级醇的一步转化，显著地提高了该类重要转化的步骤经济性。申请人作为通讯作者，以华东理工大学为第一申请单位发表学术论文15篇（14篇研究型论文，其中在影响因子大于10的学术期刊上发表论文4篇，分别发表于《Journal of American Chemistry Society》, 《Angewandte Chemie》， 《Nature Communications》，《ACS Catalysis》）。