钯催化烯烃的不对称氧化官能团化反应研究

Base on our previous studies on the palladium-catalyzed oxidative functionalization of alkenes, this proposal focus on the asymmetric oxidative transformation of alkenes, including difunctionlization of alkenes and oxidative reaction of allylic C-H bond. A series of novel chiral ligands which are tolerant with the oxidative reaction conditions will be designed and synthesized, and applied to investigate asymmetric palladium-catalyzed oxidative functionlization reactions of alkenes. During those studies, we will explore the detailed mechanism of those asymmetric reactions, especially, the effect of chiral ligands on nucleopalladation, oxidation, reductive elimination steps. More information will be sought out from these studies and used to develop novel palladium-catalyzed asymmetric oxidative functionalization of alkenes.

本项目是围绕过渡金属钯催化烯烃的氧化官能化反应的不对称催化研究展开的，在前期烯烃的氧化反应基础上，针对不同的反应体系，进行相应的配体设计与合成，发展一些与氧化体系兼容、有效的双氮类手性配体，结合弱配位的这一要素，探讨钯催化烯烃的不对称氧化双官能化反应，包括胺羟化，胺氯化，胺酯化，胺氟化等等，以及钯催化烯烃的烯丙基碳氢键官能团化反应的不对称催化。同时，针对不同的反应体系，从反应机制出发，考察手性配体对整个反应的影响，包括对钯催化剂路易斯酸性的影响，烯烃的亲核钯化的影响，以及碳钯键氧化断裂的影响，探讨手性催化剂与烯烃的作用机制以及选择性控制的作用机制，以期发展钯催化烯烃的不对称氧化的新反应。

过渡金属钯催化烯烃的不对称氧化双官能化反应是构筑相应的手性化合物非常高效的方法，但相关报道非常少，相应的研究具有极大挑战性。这是因为反应中烯烃大都是通过两价钯络合物活化的，手性配体往往对反应有抑制作用；另一方面，适用于氧化体系的配体种类较少，传统的手性膦配体很容易被氧化，与氧化性体系不兼容，尤其是强氧化性体系。因此，发展与氧化体系兼容的新型手性配体显得非常关键。本项目围绕过渡金属钯催化烯烃的不对称氧化官能化反应展开，针对前期氧化胺化研究中的常见配体对反应的抑制作用，首次发展了与氧化体系兼容的大位阻手性吡啶噁唑啉配体，提高了金属钯的催化活性和选择性，实现了钯催化烯烃的不对称氧化双官能化反应，包括不对称氢胺化，胺氧化，胺氧三氟甲基化等。通过深入的机理研究，揭示了配体与金属的配位机制，其中，吡啶氮与钯催化剂的配位对催化剂活性和反应选择性具有重要影响，并提出了手性催化剂与烯烃的作用机制以及对映选择性控制的模式，这些研究为后续的手性配体设计，以及过渡金属催化烯烃的不对称氧化官能化新反应提供了新的思路。