不对称惰性碳—氢键官能团化反应研究

This project focuses on the synthesis of novel chiral ligands, catalysts and the development of enantioselective inert C-H bond functionalization reactions. These reactions provide methods that precisely construct enantiopure central, axial, helical and planar chiral compounds with high efficiency. It not only offers a variety of structurally diverse chiral ligands for organic synthesis, and biologically active molecules for medicinal chemistry, but also provides potentially useful helical chiral compounds for organic material chemistry. Meanwhile, the reaction mechanism and origin of the enantioselectivity will be studied in detailed by physical organic chemistry methods including computational chemistry.

本项目拟设计合成新型手性配体和催化剂，发展高选择性的惰性碳—氢键不对称官能团化反应，精准高效构筑光学纯的中心手性、平面手性、轴手性和螺旋手性化合物，为有机合成化学和药物化学提供结构多样的手性配体和生物活性分子，还为有机材料化学提供具有潜在应用价值的螺旋手性分子。结合计算化学等物理化学方法和手段来探索反应的机理以及选择性控制的规律性。

不对称碳—氢键直接官能团化反应，可以从廉价易得的原料出发，不需要预官能团化，可以简洁、高效地合成目标手性分子，将大幅减少合成步骤，提升合成效率，是最理想的不对称催化合成途径之一。针对该领域存在手性配体、催化体系、反应模式以及活化机理认识的局限性，本项目主要开展不对称惰性碳—氢键官能团化反应研究，包括新型手性配体和催化剂的设计与合成，发展新型的高效手性催化剂和不对称催化反应。1) 以Co2(CO)8介导的[2+2+1]环加成反应为关键步骤，合成了两类手性环戊二烯新配体，并实现了第一例苯甲酰胺和烯烃的高对映选择性碳—氢键[4+1]环化反应以及苯并[h]喹啉与重氮化合物的不对称碳—氢偶联反应。2）发展了钯和铑催化的不对称碳氢键直接官能团化新反应，为中心手性、平面手性、轴手性和螺旋手性化合物的精准构筑提供了高效简洁的合成方法。结合计算化学等手段探索反应机理，初步认识其对映选择性控制的规律性。发展的2类手性环戊二烯新配体授权大赛璐药物手性技术公司等企业实现了商品化。共发表论文47篇，申请中国专利12项，其中6项获授权。培养研究生19名，其中13名博士生。