发展对烯烃的还原亲电性的不对称双官能团化的策略

Simple alkenes, as direct product of petroleum chemistry, are one of the most attractive starting materials in organic synthesis, since they are easily accessible in large quantities and in many varieties with low price. Under the catalysis of chiral catalysts, functionalization of the C-C double bonds of olefin feedstock provides a variety of highly optically active building blocks, which can be widely used in the synthesis of natural products, pharmaceuticals, pesticides and many other materials. In this project, we aim to establish a new strategy for functionalization of olefins, namely the reductive electrophilic asymmetric difunctionalization of alkenes, in which two electrophiles are introduced to a C-C double bond in an asymmetric manner through transition metal catalysis with assistance of a reducing agent starting from commercially available, inexpensive or readily accessible halides, esters, epoxides, acetals etc. To achieve this target, we plan to investigate catalytic system involving nickel or cobalt as catalyst. Furthermore, we aim to achieve high enantioselectivity in this process through screening of privileged chiral ligands and designing new chiral ligands. The successful implementation of this project will make contributions to the development of difunctionalization of olefins in terms of substrate scope, reaction economy, environmental benignity as well as asymmetric catalysis.

烯烃作为石油工业的直接产物，因其大量的存在、低廉的价格和结构的多样性成为有机合成中最有吸引力的原材料物质之一。在手性催化剂的作用下，对烯烃的碳碳双键进行官能团化，可以直接地由原材料物质制备一系列具有高度光学活性的有机合成切块，用以合成天然产物、医药、农药以及各类材料。在本项目中，拟建立一个新的对烯烃双官能团化的策略，即通过过渡金属不对称催化的方法，在合适的还原剂的辅助下，使用可直接购买、价格低廉或简单易得的卤化物、酯、环氧化合物、缩醛等为反应物，将两个亲电体引入到烯烃的碳碳双键上，从而实现对烯烃的还原亲电性的不对称双官能团化。为实现这一目标，我们拟对镍或钴的催化体系进行研究，通过对经典手性配体的筛选和新手性配体的设计合成，在双官能团化过程中实现高对映体选择性。 本项目的顺利实施，将会在烯烃双官能团化的应用范围、反应经济性、环保性、以及不对称催化方面做出贡献。

此项目的研究内容为发展烯烃的不对称还原性双官能团化的策略，即通过过渡金属不对称催化的方法，在合适的还原剂的辅助下，将两个亲电试剂引入到烯烃的碳碳双键上，并在此过程中实现不对称诱导。在项目执行期间，取得了以下的主要研究成果：1）以芳基镍化为控制手性步骤的两组分烯烃的还原性不对称双官能团化反应；2）以氨甲酰基镍化为控制手性步骤的两组分烯烃的还原性不对称双官能团化反应；3）烯烃的三组分烯烃的还原性双官能团化反应；4）烯烃的还原性亚氨基酰基化反应；5）α-三氟甲基取代的烯烃的还原性脱氟偶联反应。上述成果具有以下的科学意义：1）确立了烯烃的还原性不对称双官能团化反应的策略；2）发展了全新的合成手性苯并环状化合物的方法；3）实现了在还原条件下烯丙位C-F键的活化，以及提供了高效、高选择性制备偕二氟烯烃的新路径。