新型手性二氯二茂钛催化剂的合成及其在不对称自由基反应中的应用研究

Asymmetric radical chemistry has been one of the most important research areas, although great achievements have been made in the respect of metal catalysis and photocatalysis, there are still a lot of limitations on asymmetric radical reaction types. As one kind of single electron transfer (SET) reagent, titanocene monochloride has been widely used in many radical reactions of aldehydes, ketones, imines and epoxides, it is often synthesized through the reduction of titanocene dichloride by metals such Zn, Mn. Although there are numerous racemic examples have been reported, the asymmetric catalysis by titanocene has remained a great challenge, which may due to the lack of efficient and adjustable catalysts. Therefore, in this project, we aim to synthesize a series of binaphthyl-based chiral titanocene dichloride and develop new asymmetric radical reactions. Meanwhile, we will study the mechanism of the radical reactions through control experiments and computational methods (DFT), thus further provide theoretic basis for the development of radical chemistry.

不对称自由基化学是当前的热门研究方向之一，近年来，该领域蓬勃发展，在金属催化和光催化的不对称自由基反应方面均取得了重大突破，但目前所实现的不对称自由基反应类型仍旧比较局限，亟需开发新的自由基催化体系。一氯二茂钛是一类非常重要的单电子转移催化剂，通常由二氯二茂钛经锌、锰等金属还原而来，可以催化醛、酮、亚胺、环氧化合物参与的各种自由基反应，被广泛应用于天然产物和药物分子的合成当中，目前已有大量相关的消旋反应报道，然而不对称催化的例子屈指可数，这主要是因为缺少高效、可调控的手性二氯二茂钛催化剂。本项目负责人拟合成一系列新型联萘骨架的手性二氯二茂钛催化剂，旨在开发新的手性自由基催化体系，进而拓展不对称自由基反应类型，为手性化合物的合成提供一条新的途径。与此同时，通过控制实验、理论计算等方法深入探究低价钛催化自由基反应的作用机制。

近年来，自由基化学合是当今催化合成的热点，金属催化、光催化、电催化领域均有涉及，为新化合物的构建提供了有效途径，但目前所实现的不对称自由基反应类型仍旧比较局限，亟需开发新的自由基催化体系。本项目中，我们开发了新型的开发了一系列新型的二氯二茂钛催化剂，并将之应用于醛、酮、亚胺、环氧化合物的自由基反应当中。除此之外，我们在光催化自由基反应方面做了深入研究，探究了光照条件下活性氧物种的选择性调控生成，揭示了活性氧物种产生的机制，并将之应用于亚胺、苯酚、亚砜等化合物的合成当中。同时，我们还开发了具有生物活性的手性含氟四氢吡咯烷、环丁烷衍生物的高效合成方法。