新型路易斯酸鹼協同催化的設計與套用

《新型路易斯酸鹼協同催化的設計與套用》是依託山東大學，由徐政虎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：新型路易斯酸鹼協同催化的設計與套用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐政虎
• 依託單位：山東大學

中文摘要

傳統的金屬催化以及新興的有機小分子催化構成了現有的不對稱催化的兩大陣營，本項目擬在兩者的基礎上發展一種新型的結合金屬路易斯酸催化和有機小分子催化的協同催化體系。通過這種新的協同催化模式，就有可能是上述兩種催化模式相互促進，相互拓展，就可能實現單一催化模式無法解決的難題。通過對金屬的篩選，配體的調節包括新型雙功能配體的設計合成，有機小分子催化劑的遴選等一系列條件的摸索，從簡單到複雜，探尋這一類催化模式在分子間，分子內，以及各種串聯反應的套用，開發出幾個優秀的協同催化體系。

結題摘要

現代有機合成更加強調綠色化學，反應的原子以及步驟的經濟性，使用高效的催化劑實現高度立體選擇性的化學反應。本項目提出採用路易斯酸協同催化的中心策略，發展出符合現代有機合成要求的有機合成方法學，構建結構新穎的新結構分子，並進一步套用於生物活性分子以及功能材料分子的合成。通過三年的研究，我們在原有酸鹼協同催化的基礎上進一步開展了酸酸協同催化的工作：當前各種有機金屬催化劑被廣泛套用於有機合成中，並且各種金屬路易斯酸均具有自己獨特的催化性質，因此我們從模擬酶催化的角度出發，將兩種催化特質各異的金屬路易斯酸結合在一起，形成了一種金屬-金屬接力的協同催化模式。這種催化模式的優點在於能夠結合幾種金屬催化劑的各自的特點，通過有機的串聯接力，不僅能夠實現新穎的單一金屬無法實現的多步串聯的合成方法學，並且有望解決有機合成中的一些挑戰性課題。基於目前取得一些初步結果，我們將這種催化模式命名為“串聯的金屬接力催化”（Tandem Metal Relay Catalysis，簡稱TMRC反應）。利用後過渡金屬作為Pi酸，能夠活化碳碳雙鍵及三鍵，同時體系中引入另一種前過渡金屬作為σ酸如鑭系金屬La，Sc等，形成一種全新的前後過渡金屬接力的催化模式；轉金屬是金屬有機偶聯反應中的關鍵步驟，我們利用轉金屬作為核心步驟去嫁接兩個不同的金屬催化循環，實現了一系列多步串聯的金屬催化有機反應方法學，反應的特色是非常溫和的反應條件以及非常高的催化效率。以上工作的順利開展為進一步發展高效的現代有機合成方法提供了一定的依據和理論指導。