金属催化调控多样性功能合成

Controllability is a magic power in organic synthesis, which makes chemists taking charge of chemistry reactions. It is the unique property of ligand-coordinated transition metal catalyzed reaction, and it is the key means of oriented synthesis, which bridged the methodology and total synthesis. Through choosing and combination of different metals and ligands, the same or similar starting material could be “directed” collectively to the different types of functional molecules, such as natural products and pharmaceuticals. This concept could make the diversified total synthesis much more efficient through atom economic and step economic for drug discovery. The key point for the strategy based on the understanding of the ligand effect for transition metal catalyzed reaction and deep retrosynthetic analysis for the different types of molecule structures. It is expected that through this project the hidden barrier between methodology and total synthesis could be partially conquered in transition metal catalyzed field, with inspiration, feedback, and batch of natural products family synthesis.

调控，在有机化学中具有神奇的魔力，它让我们感受到掌控化学反应的成就感和目标感。它是配体配位金属催化的独特性质，也是导向合成有力的手段，是方法与合成之间良好的桥梁。通过催化剂中金属和配体的挑选和组合，“指挥”相同相似原料合成子通过不同途径定点定向实现目标结构构架，从而发散式合成多种不同类型天然产物和药物等功能分子，从而以原子经济性、步骤经济性等高效的方式实现多样性功能化合物的开发。这一理念的核心在于对过渡金属催化配体效应的深入系统性理解和对不同种类天然产物结构独到而精准的剖析。希望通过该研究从过渡金属催化的角度突破方法与合成之间的隐形屏障，形成反馈促进、启发推动的新思路，同时实现一系列家族分子的多样性合成。

有机合成，作为天然产物、药物、农药以及材料等功能分子结构构建的重要途径。经过百年发展取得了瞩目的成绩。然而，时至今日，我们依然不能面对所有分子，在很短的时间内，高效经济性、绿色无污染、工艺规模化的实现分子合成。这导致每遇到一个新的药物或天然产物等功能分子的合成，我们都面临一段新的较长的探索过程，使它们的研发周期变得很长。. 该项目主要是通过催化剂中金属和配体的调控和组合，“指挥”相同相似原料合成子通过不同途径定点定向实现目标结构构架，从而发散式合成多种不同类型天然产物和药物等功能分子，最终以原子经济性、步骤经济性等高效的方式实现多样性功能化合物的开发。这一理念的核心在于对过渡金属催化配体效应的深入系统性理解和对不同种类天然产物结构独到而精准的剖析。通过该研究从过渡金属催化的角度突破方法与合成之间的隐形屏障，形成反馈促进、启发推动的新思路，同时实现一系列家族分子的多样性合成。例如，我们发展了一种天然廉价手性源诱导不对称[4 + 2]环加成反应构建全氢吲哚骨架的方法，一步通过氨基酸手性诱导出包括一个全碳季碳中心在内的四个连续顺式手性中心。其次，我们发展了一种快捷简便合成抗癌药物长春花碱和高氧化态白坚木属生物碱的方法。合成策略上采用不对称[4 + 2]环加成反应构建全氢吲哚骨架，α，β-不饱和酮重排反应构建A-B环，钯/碳催化串联环化反应构建D环。另外，利用不同类型的金配体调控反应的区域选择性，我们成功发展了高效且多样性构建异喹啉酮、异苯并呋喃酮以及异香豆素类化合物骨架的方法。我们同样采用配体调控策略实现呋喃并喹啉酮以及吲哚并香豆素结构的多样性构建，通过2-羟基-2’-氨基二苯乙炔以及一氧化碳这两种简单的底物同时实现呋喃并喹啉酮以及吲哚并香豆素结构构建。