双金属协同催化体系的开发及其在立体发散的烯丙基化反应中的应用研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21901158
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0106.不对称合成
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Although great progress has been made in asymmetric synthesis, the synthesis of all possible stereoisomers of structural motifs containing contiguous stereogenic centers remains a challenge. Given the diversity of activation modes of metal catalysts, the design and development of cooperative bimetallic catalyst systems, in which two distinct chiral metallic catalysts allow for full control over the configuration of their respective stereocenters in desired products, thus represent a superior and efficient strategy for stereodivergent synthesis of a series of novel target products bearing contiguous chiral centers. Based on our prior work on synergistic catalysis, this project will aim to design and develop novel cooperative bimetallic catalytic systems and explore their application in a series of asymmetric allylic substitution reactions, in particular, in a stereodivergent manner. Specifically, this project will focus on the development of novel bimetallic synergistic catalytic systems based on Lewis acid activation and insertion reaction; The application of these catalysis in expanding the types of allylic substrates, such as 1,3-unsymmetric disubstituted allylic substrates, and developing new nucleophilic reagents, such as simple ketones, olefins and functionalized olefins, were then investigated; Additionally, the compatibility and cooperativity of bimetallic catalytic systems, as well as the regulation of these catalytic systems on reaction activity and selectivity (regio-, enantio- and diastereoselectivity) will be discussed. This research is expected to provide a vasatile and effective pathway towards the design and development of more novel and efficient asymmetric catalytic reactions, especially stereodivergent reactions.
尽管不对称合成已取得重要进展,但立体发散性合成含有连续手性中心分子的所有立体异构体依然是一个挑战。考虑到金属催化剂在活化方式上的多样性,通过设计和开发新型双金属协同催化体系,利用两种手性金属催化剂分别独立控制产物中各个手性中心的立体构型,有望实现一系列全新的含有连续手性中心分子的立体发散性合成。鉴于此,本项目拟在前期研究基础上,设计开发具有不同反应功能的双金属协同催化新体系,并发展新型高效、高选择性的立体发散性烯丙基取代反应。开发基于新型Lewis酸活化和基于插入反应的双金属协同催化新体系;研究催化体系在拓展烯丙基底物类型(如1,3-不对称二取代烯丙基底物)及开发新型亲核试剂(如简单酮、烯烃和官能化烯烃)方面的表现;研究双金属催化体系的兼容性与协同性并探究其调控反应活性和选择性(区域、立体和非对映选择性)的基本规律。本项目的完成有望为更多新型高效的不对称催化新反应的开发提供新思路和新方法。

结项摘要

尽管单催化体系已取得重要进展,但该体系仍然面临反应活性低和立体选择性差等诸多挑战。基于丰富的单催化反应模式(金属催化剂、有机催化剂和酶)以及自然界中的双核金属酶等活化模式的启发,双金属协同催化策略受到广泛关注。这主要有以下三个原因:1)反应活性高;2)立体调控方式多样 (Cat1*+Cat2)/(Cat1+Cat2*)以及(Cat1*+Cat2*);3)立体发散性合成。..本项目研究主要集中在双手性金属协同催化体系的开发及其在不对称反应中的应用,开发了Pd/Cu,Ni/Cu和Ir/Cu三种新型的双金属协同催化体系,并用于1,3-二取代烯丙基底物的不对称烯丙基反应,不对称联烯取代反应以及不对称环加成反应中,解决了消旋底物的动态动力学不对称转化难题,非连续手性中心的构建以及螺环化合物等手性合成难题,并成功合成了乙烯类新型的非天然氨基酸、联烯和螺环内脂等具有重要潜在生物活性的分子骨架。相关研究成果共发表SCI论文12篇,其中CCS Chemistry 1篇、J. Am. Chem. Soc. 2篇、Angew. Chem. Int. Ed. 3篇、Chem. Soc. Rev 1篇和Chem. Eur. J. 3篇,申报并授权中国发明专利3项。共同培养博士生2名,硕士毕业生1名,本科毕业生3名。申请人在项目执行期间分别获得2021年上海市人民政府颁发的自然科学省部一等奖 (3/5)、上海市“科技创新行动计划”青年科技英才扬帆计划、2022年国家“万人计划”青年拔尖人才等荣誉奖励,并作邀请报告2次。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Bimetallic Catalysis in Stereodivergent Synthesis
立构发散合成中的双金属催化
  • DOI:
    10.1002/anie.202210086
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Angewandte Chemie International Edition
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaohong Huo;Guanlin Li;Xi Wang;Wanbin Zhang
  • 通讯作者:
    Wanbin Zhang
Stereodivergent Pd/Cu Catalysis for the Dynamic Kinetic Asymmetric Transformation of Racemic Unsymmetrical 1,3-Disubstituted Allyl Acetates
立体发散 Pd/Cu 催化外消旋不对称 1,3-二取代乙酸烯丙酯的动态动力学不对称转化
  • DOI:
    10.1021/jacs.0c02150
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of the American Chemical Society
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    He Rui;Huo Xiaohong;Zhao Ling;Wang Feijun;Jiang Liyin;Liao Jian;Zhang Wanbin
  • 通讯作者:
    Zhang Wanbin
Stereodivergent Pd/Cu Catalysis for Asymmetric Desymmetric Alkylation of Allylic Geminal Dicarboxylates
立构发散 Pd/Cu 催化烯丙基偕二羧酸盐的不对称不对称烷基化
  • DOI:
    10.31635/ccschem.021.202101044
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    CCS Chemistry
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Huo Xiaohong;Zhao Ling;Luo Yicong;Wu Yue;Sun Yuwen;Li Guanlin;Gridneva Tatiana;Zhang Jiacheng;Ye Yong;Zhang Wanbin
  • 通讯作者:
    Zhang Wanbin
Enantio- and Diastereodivergent Construction of 1,3-Nonadjacent Stereocenters Bearing Axial and Central Chirality through Synergistic Pd/Cu Catalysis
通过协同 Pd/Cu 催化对映体和非对映体发散构建具有轴向和中心手性的 1,3-不相邻立构中心
  • DOI:
    10.1021/jacs.1c05087
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of the American Chemical Society
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Zhang Jiacheng;Huo Xiaohong;Xiao Junzhe;Zhao Ling;Ma Shengming;Zhang Wanbin
  • 通讯作者:
    Zhang Wanbin
Synergistic Ir/Cu Catalysis for Asymmetric Allylic Alkylation of Oxindoles: Enantio- and Diastereoselective Construction of Quaternary and Tertiary Stereocenters
Ir/Cu 协同催化羟吲哚不对称烯丙基烷基化:四级和三级立构中心的对映和非对映选择性构建
  • DOI:
    10.1002/chem.202101267
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemistry - A European Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Tianhong;Peng Youbin;Li Guanlin;Luo Yicong;Ye Yong;Huo Xiaohong;Zhang Wanbin
  • 通讯作者:
    Zhang Wanbin

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其他文献

钯催化的烯丙位C—H键官能团化:新催化体系的发展
  • DOI:
    10.6023/a16020078
  • 发表时间:
    2016-03-15
  • 期刊:
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    汤淏溟;霍小红;孟庆华;张万斌
  • 通讯作者:
    张万斌

其他文献

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霍小红的其他基金

基于双金属协同催化策略的动态动力学不对称转化新反应
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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