催化不對稱碳-氫官能團化研究

《催化不對稱碳-氫官能團化研究》是依託山東大學，由劉磊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：催化不對稱碳-氫官能團化研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉磊
• 依託單位：山東大學

中文摘要

光學純的ɑ-取代的氮雜環和氧雜環結構廣泛存在於活性天然產物和藥物分子中，例如四氫（異）喹啉、哌啶、異色滿和四氫呋喃。但到目前為止，還沒有通過對氧雜環或N-醯基雜環底物的C-H修飾，構建上述結構的不對稱催化體系的報導。本課題擬發展一個以碳正離子池和三苯甲基碳正離子介導的C-H修飾為基礎的不對稱催化體系，通過分別運用手性親核試劑和手性離子對兩種策略，實現上述一系列氧雜環和氮雜環分別與末端炔和β-二羰基化合物（手性親核試劑策略）以及多種有機硼試劑和C-H親核試劑（手性離子對策略）的不對稱偶聯，對映選擇性的合成結構多樣的ɑ-取代雜環衍生物。然後套用此方法，對具有重要抗菌和抗病毒活性的天然產物(+)-deoxyfrenolicin進行不對稱全合成研究。擬發展一條比已知最短路線更有效的合成策略，驗證該方法在複雜分子合成中的套用潛能，為含上述結構的複雜分子的合成提供新的思路。

結題摘要

光學純的alpha-取代醚和胺廣泛存在於活性天然產物和藥物分子中。從廉價易得的醚或胺出發，通過對醚或胺鄰位sp3碳氫鍵的選擇性官能化，構建上述骨架，較依賴官能團轉化的傳統合成策略，在步驟經濟和原子經濟性方面均具有較為明顯的優勢，符合理想合成的定義。為此，本項目圍繞這一主旨，通過發展新反應、新策略和新試劑，從區域、立體和對映選擇性三方面，系統的對一系列結構多樣的醚和胺鄰位sp3碳氫鍵官能化進行了探討，取得了較為突出的創新性成果。（1）發展了溫和的氧化體系，實現了包括四氫吡啶、四氫異喹啉、二氫喹啉、四氫-β-咔啉和甘氨酸酯等胺類底物以及四氫呋喃、四氫吡喃、乙醚和苯並吡喃等醚類底物的選擇性碳氫官能團化。（2）設計、發展了一個“縮醛池”策略。通過套用“縮醛池”策略，實現了對一系列胺和醚鄰位sp3 碳氫鍵的催化不對稱氧化官能化，包括四氫異喹啉的催化不對稱氧化碳氫炔基化、烷基化、烯基化和芳基化；四氫-β-咔啉和四氫吡啶的有機催化不對稱碳氫烯基化和芳基化；二氫喹啉的催化不對稱烷基化；甘氨酸酯的催化不對稱碳氫炔基化；四氫呋喃、四氫吡喃、乙醚和苯並吡喃等的催化不對稱碳氫烷基化。（3）通過套用“縮醛池”策略，實現了結構多樣的苯並吡喃和吲哚並吡喃等環醚的氧化去外消旋化。（4）實現了烷氧自由基引導的遠端未活化sp3 碳氫鍵的氟化、氯化、胺化和炔基化。上述方法在具有生物活性的天然產物的不對稱全合成或形式合成中均展示出了較傳統策略更好的步驟經濟性。在該領域以通訊作者身份共發表論文30篇，其中包括Angew. Chem. Int. Ed. 4 篇，Nature Communications 1 篇，Organic Letters 9 篇，Chemical Communications 3 篇，Advanced Synthesis & Catalysis 1 篇，Organic Chemistry Frontiers 1 篇，Chinese Journal of Chemistry 1 篇，Organic & Biomolecular Chemistry 6 篇。這些創新成果為選擇性的碳氫官能團化研究提供了新的、獨特的見解和發展方向，並為拓展該領域的適用範圍及推動其在真實合成和藥物化學研究中的套用做出了重要貢獻。