基于手性肽链的抗衡阴离子的设计和在钯催化不对称烯丙基化反应中的应用

In recent years, a novel concept, named asymmetric counteranion directed catalysis,as a general strategy for asymmetric synthesis has been developed. While the use of chiral counteranion is limited at only chiral phosphates upon chiral BINOL and spiro-BINOL skeletons for organocatalysis and transition-metal catalysis. The proposed research aims towards the invention of new chiral carbonate and sulfonate bearing peptide chain for asymmetric catalysis. One of potential applications of the new counteranions for transition-metal catalysis is the direct Pd-catalyzed asymmetric allylation using allylic alcohol as starting materials via concert activation of interaction between catalytic center/peptide and substrate, such as indol-2-one and 4H-oxazol-5-one,which should provide a concise total synthetic approach for several natural nitrogen-containing products,such as Spirotryprostatin B,Physostigmine,and Phenserine.

近年来，一种新的不对称催化概念，即"手性抗衡阴离子导向的不对称催化"得到了广泛的关注，但目前该领域所使用的手性阴离子单一性地集中在基于手性BINOL和螺环骨架的一价磷酸。本项目拟基于手性肽链骨架设计合成手性羧酸和磺酸等抗衡阴离子，通过催化活化和手性肽链活化底物的协同作用研究其在有机小分子催化和钯催化以烯丙醇为起始物的烯丙基化反应中的应用，尤其是对羰基吲哚和噁唑酮类含羰基的易于和手性肽链发生相互作用的底物的烯丙基化。本项目计划通过探索不同手性肽链的羧酸和磺酸对钯催化剂手性诱导的影响和规律，实现一些高效的以烯丙醇为起始物的烯丙基化反应，并期望应用于某些含氮天然产物如Spirotryprostatin B和Physostigmine、Phenserine等的全合成

本项目基于手性肽链骨架设计合成了多种手性羧酸作为抗衡阴离子用于钯催化以烯丙醇为起始物的烯丙基化反应，但是研究发现手性肽链不能获得优秀的光学诱导,随后我们重点集中于发展高原子经济性的钯催化的烯丙基化反应。首先，实现了羧酸/Pd(0)的共催化的简单烯丙醇对吲哚酮类化合物的烯丙基化反应，为具有该类结构单元的天然产物的全合成提供了一种非常实用的方法；在此基础上，我们发展了一种“底物自活化”策略，在非常温和的条件下实现了直接使用Pd(0)催化剂催化简单烯丙醇对噁唑酮的烯丙基化。该方法无需使用任何添加剂，克服了目前该领域存在的最大问题，为氨基酸衍生物的高效合成提供了一种非常简单实用的途径。随后直接使用商品化的手性配体，在少量苯甲酸共催化条件下实现了烯丙醇对噁唑酮的不对称烯丙基化，然后原位水解，“一锅法”高效实现了含有烯丙基的季碳氨基酸的合成。该方法反应条件温，原料无需预先活化，反应体系中无需使用强碱，副产物仅仅是一分子的水，底物适应性非常好，对具有各种不同取代基的噁唑酮均能获得非常好的产率和对映选择性，对于具有不同取代基的烯丙醇表现出了非常好的化学选择性，只高效生成直链烯丙基化产物。同时，该反应能有效放大至克量级，进一步体现了该方法的实用性。.目前已经发表三篇SCI文章，同时还有四篇文章准备投递，预计能发表七篇SCI文章，在高原子经济性钯催化的烯丙基化反应领域取得了较为重要的研究进展。