新型手性氮杂环卡宾-膦配体的合成及其催化不对称反应研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21402145
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
25.0万
负责人：
吕辉
依托单位：
武汉大学
学科分类：
B0106.不对称合成
结题年份：
2017
批准年份：
2014
项目状态：
已结题
起止时间：
2015-01-01 至2017-12-31

项目参与者：
谭雪峰；魏标；熊志超；由才；
关键词：
氢化氢胺化氮杂环卡宾-膦配体共轭加成不对称合成

项目摘要

N-heterocyclic carbenes (NHC) as important ligands have been widely used in organic synthesis. However, there are several challenges in development of N-heterocyclic carbene ligands, such as triazoliums are rarely used as ligands and only a few chiral N-heterocyclic carbene ligands with excellent performance in catalytic asymmetric synthesis and so on. Therefore, the project will devoted to synthesis of novel N-heterocyclic carbene ligands and their applications in asymmetric synthesis. Novel N-heterocyclic carbene-phosphine ligands will be synthesized by installing electron-donating phosphine groups, then asymmetric hydrogenation of enamine, asymmetric hydroamination of 2-allylarylamine, asymmetric conjugate addition of arylboronic acid to 4H-chromen-4-one or N-protected quinolin-4-one catalyzed by N-heterocyclic carbene-phosphine metal complex will be studied to afford chiral amino acid derivatives, indoline derivatives, flavonoids and 2,3 dihydro-4-quinolones. By doing so, we will try to invent new ligands with self-own intellectual property，which not only promote the development of chiral N-heterocyclic carbene ligands, but also push forward applications of N-heterocyclic carbene ligands in asymmetric synthesis.

氮杂环卡宾是一类重要的配体，在合成中有着广泛的应用。然而氮杂环卡宾配体的发展仍面临一些挑战，如三唑型氮杂环卡宾很少被用作配体，性能优异的手性氮杂环卡宾配体非常匮乏。针对上述问题，该项目拟发展一类新型的手性氮杂环卡宾配体并对其在不对称合成中的应用进行研究。通过在氮杂环卡宾上引入一个给电子的膦取代基，拟合成一类结构新颖的手性氮杂环卡宾-膦配体，并对氮杂环卡宾-膦金属配合物催化烯胺的不对称氢化反应、邻烯丙基芳胺的不对称氢胺化反应、芳基硼酸对色原酮以及4-喹啉酮的不对称共轭加成反应进行研究，拟实现氨基酸衍生物、吲哚啉类化合物、二氢黄酮类化合物以及2,3-二氢-4-喹啉酮类化合物的不对称合成。通过这些研究，发展了一类拥有自主知识产权的新型配体，推动了手性氮杂环卡宾配体的发展，为手性氮杂环卡宾在不对称合成中的应用奠定基础。

结项摘要

氮杂环卡宾是一类重要的配体，在合成中有着广泛的应用，然而手性氮杂环卡宾配体的研究相对较少，性能优异的手性氮杂环卡宾配体还非常匮乏，阻碍了其在不对称催化反应中的应用。在该项目的支持下，我们对氮杂环卡宾-膦配体的合成及其性能进行了系统研究。从廉价易得的手性原料L-焦谷氨酸、(1R, 2S)-1氨基-2茚醇以及Ugi胺出发，我们发展了八种结构新颖的氮杂环卡宾-膦双齿配体以及氮杂环卡宾-吡啶双齿配体,并对这些氮杂环卡宾配体在烯酰胺以及简单酮的不对称氢化反应、大位阻芳基-芳基不对称偶联反应以及β-酮酸酯的不对称烯丙基化反应中的应用进行了研究，发现这些新型氮杂环卡宾配体的金属配合物在不对称氢化、不对称suzuki偶联、不对称烯丙基化反应中均表现出较好的催化活性，但只能获得较低到中等的对映选择性。此外，我们利用膦配体对一系列挑战性底物的不对称氢化反应进行了研究，实现了四取代烯酰胺、共轭烯酰胺、官能化烯酰胺以及含硫、吡啶等强配位型底物的不对称氢化反应，获得了非常高的产率和对映选择性。我们还对廉价金属Ni催化的β-乙酰胺基硝基烯烃以及Z/E混合的β-乙酰胺基丙烯酸酯的不对称氢化反应进行了研究，取得了与贵金属相媲美的研究结果。该项目的研究为氮杂环卡宾-膦配体的合成与应用做了一些积极的探索，为后续的研究奠定了一定的基础。几类挑战性烯酰胺底物的不对称氢化为官能化手性胺的合成提供了简单高效的途径，具有一定的应用前景。