新型过渡金属催化剂的设计、合成及其在不对称借氢反应中的应用研究

In organic synthesis, chiral amines as one important chemical intermediates are widely used in drug active molecules, agricultural chemicals and fine chemicals. In various methods for the synthesis of amines, “borrowing hydrogen” methodology has been one of the most efficient methods to synthesize complex amine compounds due to its unique reaction mechanism, high efficiency, easy operation. However, it is still one challenge to prepare chiral amines with high enantioselectivity by the use of “borrowing hydrogen” strategy. So far, only a few reports have been reported. It is a hot topic in this field to find one highly efficent catalytic system with easy access, simple operation and mild reaction conditions..In order to solve the problems of low catalytic efficiency, difficult enantioselective control and narrow substrates scope, in this project, a new type of N-heterocyclic carbine-phosphorus-transition metal complex was designed and synthesized for the first time. Based on this feasible synthetic route, a series of new types N-heterocyclic carbine-phosphorus-transition metal complexes will be synthesized. These new types of transition metal complexes identified in the project will be utilized in the “borrowing hydrogen” mediated direct carbon-carbon bonds coupling reactions and secondary amine promoted cascade asymmetric “borrowing hydrogen” reactions. This project is intended to develop one new practical efficient method for synthesis of more complex chiral amine compounds.

在有机合成中，手性胺作为重要的化学中间体，广泛应用于药物活性分子、农用化学品和精细化学品中。在各类合成胺的方法中，借氢方法学以其独特的反应历程、高原子经济性、操作简单等优势，已经成为构建复杂胺类化合物的高效策略之一。然而利用借氢策略高对映选择性地合成手性胺类化合物仍然是一难点，迄今为止只有少数报道。因此寻找原料易得、操作简单、反应条件温和、高对映选择性的催化体系成为该领域的热点和难点。.针对现阶段不对称借氢反应催化体系单一所造成的催化效率低下、对映选择性调控困难、底物普适性差等问题，本项目首次设计并合成了一类新型氮杂环卡宾——磷——过渡金属络合物，该催化剂原料易得，合成简单，极易修饰。基于该合成路线本项目拟合成一系列新型氮杂环卡宾——磷——过渡金属络合物并将其应用到借氢方法学促成的碳碳键直接偶联反应、脂肪仲胺参与的串联不对称借氢反应中，从而开发一类实用高效地合成复杂手性胺类化合物。

本研究项目以开发新型中性氧化还原反应体系为目的，集中于合成一系列新型过渡金属配合物，并与手性磷酸组成共催化体系，应用于中性氧化还原不对称借氢反应中，并通过合理的实验设计同时结合研究中的意外发现，发展了一系列新颖过渡金属催化的中性氧化还原反应。主要研究工作有：（一）开发了一系列新型过渡金属络合物，并将其与手性磷酸组成共催化体系，研究了该体系在不对称借氢反应中的催化性能；（二）研究了微波辅助下醇的动态动力学不对称胺化反应，从而高效实现了四氢萘和茚三酮衍生手性胺的立体汇聚式合成；（三）实现了镍催化中性氧化还原条件下的烯基醇与芳基三氟甲磺酸/胺的交叉偶联反应，并将该反应体系应用于系列复杂结构酮类与酰胺类化合物的高效合成中；（四）发展了一系列镍催化的中性氧化还原交叉环化反应，通过Larock环化反应与芳基加成/分子内酯化反应策略，从简单易得的反应物出发，实现了具有生物活性的茚酮类化合物与3-芳基苯酞类化合物的高区域选择性合成。相关成果已经授权发明专利1项，发表SCI研究论文7篇，包括ACS Catal. 2篇，Org. Chem. Front. 2篇，Chin. Chem. Lett. 1篇，ChemCatChem. 1篇，Tetrahedron 1篇。本项目开发了几类新颖的过渡金属配合物与过渡金属催化的中性氧化还原新反应，该项目中，新催化剂的创制与新反应的开发为系列重要化合物的合成提供了新方法。