不对称金催化的环化与环加成反应研究

Since 2000，the gold-catalysis has achieved a rapid growth due to the mild conditions often used, however, the asymmetric gold -catalysis is still in her infancy.The preference of linear coordination binding of gold to ligand leads to the long distance between the chiral ligand and the stereocenter generated, thus, it is hard to achieve high enantioselectivity in many cases. Enantiopure carbocycles and hererocycles are important classes of compounds in organic and related chemistry, the development of novel efficent methodology is highly desirable. Recently, we have done a series of work in the field of gold catalyzed cyclizations and cycloadditions and a few examples of which offorded high enantioselectivity. Based on this previous work,this application will address the enantioselectivity control issue in gold-catalyzed cyclizations and cycloadditions by developing some new chiral ligands via modification at multi-positions and cooperated by second chiral catalysis such as chiral transition-metal,Lewis acids, organocatalyst.If success,this research will not only bring more asymmetric gold-catalysis and provide facile route to opitically active carbocycles and heterocycles.

由于金催化的反应往往具有反应条件温和的特点，自2000年以来获得了快速的发展，但基于不对称金催化的反应的研究还处于初级阶段。这主要由于金与配体的配位是直线型的单配位模式，从而导致形成的手性中心远离手性配体，因此很难控制远离手性配体的反应位点的对映选择性。光学活性的碳环化合物和杂环化合物在有机合成中占据重要的地位，因此，发展高效地合成这类化合物的方法是十分必要的。最近我们小组在金催化的选择性环化与环加成反应方面做了一些工作,实现了一些新型杂环化合物的高效合成,本项目拟在这些前期工作基础上，利用手性配体的多位点协同改造和多种催化剂协同催化两种策略，以解决串联环化与环加成反应中的对映选择性控制问题，尤其是远离手性配体的手性中心的手性控制问题。本研究的顺利开展，将不仅有利于促进不对称金催化有机合成方法学的发展，而且能为一些光学活性碳环或杂环化合物的合成提供简便的方法。

不对称金催化是不对称催化领域中的一个挑战性课题，这是由于金的直线型的配位模式导致配体的手性中心远离要产生的手心中心，导致手性诱导非常困难。本研究设计和发展了2类新型骨架的三个系列手性配体Ming-Phos, Xiang-Phos 和Pc-Phos配体。这些配体能有效的应用于不对称金催化的环加成或环化反应，其中我们将Ming-Phos固载到高聚物上，然后做成负载的固载手性配体/催化剂，可以成功地应用到金催化的不对称环加成反应中，不仅催化效率和选择性与均相相比没有降低，而且可以实现催化剂的循环利用，这是第一例负载的手性金催化剂的不对称催化的例子。我们在不对称催化的环化和环加成反应方面，我们实现了4例高立体和对映选择性的环化和环加成反应，为一些手性杂环化合物的高效构建提供了有效的方法。. 在金催化的重氮参与的高选择性碳氢键官能团化反应中有一系列突破性的工作，实现了首例金催化的重氮化合物与苯酚的对位C-H键插入反应，而不是传统上其他过渡金属催化剂如铑，银和铜催化的O-H键的插入反应；另外通过引入三氟乙醇酯提高了相应金卡宾的亲电性，从而解决了甲苯等低活性芳烃的对位C-H键官能团化反应，实现了金催化的甲苯对位的C-H键的插入反应，这也是文献上至今实现甲苯对位C-H官能团化反应中位点选择性很好的几个例子之一。在解决了苯酚的对位C-H键官能团化得基础上，我们通过一系列催化剂的筛选和新的催化理念的运用，成功实现了苯酚邻位C-H键的插入反应。 另外利用三氟烯炔为起始原料，合成了一系列含有三氟甲基或含氟的杂环、碳环等结构。. 在新型手性膦配体的设计过程中，我们发展了一种新的合成策略来合成一系列新型的手性叔膦催化剂Xiao-Phos, Wei-Phos and Peng-Phos，应用于分子内和分子间的R-C反应和偶极翻转的亚胺对MBH-加成产物的不对称烷基化反应，获得了高的对映选择性和中等到高的产率，同时还成功应用到一些（4+2）和（3+2）的环加成反应中。由于我们的手性催化剂的合成简单，结构多样，已引起国内外科学家的关注。共发表Sci论文46篇，影响因子大于5的36篇，包括JACS（2篇）和ACIE（11篇）。申请5项专利，授权3项。在国内外会议上做邀请报告4次，介绍我们在不对称金催化方面的进展。