廉价金属催化的醇和不饱和烃的自身氢转移不对称碳碳成键反应研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21871288
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 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:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Construction of carbon–carbon (C-C) bond represents a fundamentally important transformations in organic synthesis. As energy crisis and environment protection becoming principal concerns, the development of reactions employing earth-abundant and eco-friendly base metal as catalysts is an important objective in modern sustainable chemistry. In particular, it’s of great significance to develop new strategies to convert abundant feedstocks from the chemical industry and renewable biomass to high value products. Metal-catalyzed asymmetric hydrogen-autotransfer (AHA) cross-coupling of alcohols and hydrocarbons constituted one of most efficient C-C bond forming reactions, since it’s free of byproducts and has 100% atom-economy, excellent step-economy and redox-economy. The AHA reactions developed to date, however, rely on the use of noble metals, which are of considerable economic and environment cost, and the use of which may be unsustainable in the long run or in the large scale reaction. The base-metal catalyzed AHA reaction has not been reported so far. Furthermore, the substrate scope of current AHA reactions is limited to activated alkenes and both the reactivity and selectivity are moderate. We aim to develop the first base-metal catalyzed AHA system for cross-coupling of alcohols and unsaturated hydrocarbons, such as alkynes and alkenes. Through the development of new chiral NHC ligands, this project is planning to expand the substrate scope and improve the regio- and stereoselectivity, and eventually to provide an efficient and practical strategy for C-C bond construction. Moreover, the project is aimed to provide methods to effectively transform abundant feedstocks, such as unsaturated hydrocarbon and alcohols, to value-added chiral alcohols which have found widespread application in pharmaceuticals, agrochemicals, and materials.
碳碳键的构建是有机合成化学中最重要的反应之一。由于能源、环境问题的日益严峻,发展地球储量丰富、便宜易得、对环境友好的第一周期过渡金属催化的反应,尤其是基于大宗化工产品或可再生生物质来源原料的转化,具有重要意义。金属催化的醇和不饱和烃的自身氢转移不对称偶联反应具备高度步骤、原子、和氧化还原经济性,无副产物,是最高效的不对称催化碳碳成键反应之一。但是,目前该类反应有赖于以地球储量稀少、昂贵、毒性大的贵金属为催化剂,而且底物范围有限、选择性不高,廉价金属催化的例子还未见报道。本项目将对廉价金属催化的醇与炔烃和烯烃等不饱和烃的自身氢转移不对称交叉偶联反应进行研究,希望基于新型手性氮杂环卡宾配体的发展,实现底物范围的拓展和区域、立体选择性的有效控制,为高级手性醇的合成和碳碳键的不对称构建提供高效、经济的新策略。同时为廉价易得的化工产品不饱和烃和醇的高附加值转化提供科学技术支持。

结项摘要

本项目针对手性分子的精准构筑这一核心科学问题,基于优势手性片段的配体设计新策略,发展了ANIPE和SIPE类新型优势氮杂环卡宾配体,实现了4类镍卡宾催化的醇和不饱和烃的氢转移(不对称)碳碳成键反应,5类镍卡宾催化的烯烃或炔烃的分子内和分子间氢转移不对称碳碳成键反应,和4类镍催化的羰基化合物和不饱和烃的芳基化、烯基化和烷基化反应,高效高选择性合成了手性醇、吡啶、多氟芳烃、吡啶酮、烷基芳烃、酮和胺等化合物;项目从配体设计新策略和新型手性卡宾配体的发展到多类廉价金属催化氢转移不对称碳碳成键反应和羰基加成反应中的应用,实现了多类手性物质的高效高选择性合成,取得了系列原创性成果,完成了研究目标。所发展的新策略、新配体和新方法,有望为手性科学的发展做出进一步贡献。项目共发表论文27篇(包括Science 1篇,Nat. Catal. 1篇,J. Am. Chem. Soc. 5篇,Angew. Chem. Int. Ed. 3篇,ACS Catal. 1篇,CCS Chem. 1篇,Chin. J. Chem. 2篇),申请中国发明专利2件,申请PCT专利 1件,授权中国发明专利和美国专利各1件,培养研究生12名,完成了预定研究任务。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Enantio- and Regioselective Ni-Catalyzed para-C–H Alkylation of Pyridines with Styrenes via Intermolecular Hydroarylation
通过分子间氢芳基化作用对映和区域选择性镍催化吡啶与苯乙烯的对 C-H 烷基化
  • DOI:
    10.1021/jacs.2c04043
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of the American Chemical Society
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Jun-Bao Ma;Xia Zhao;Chengbu Liu;Shi-Liang Shi
  • 通讯作者:
    Shi-Liang Shi
Aluminum-Catalyzed Selective Hydroboration of Alkenes and Alkynylsilanes
铝催化烯烃和炔基硅烷的选择性硼氢化
  • DOI:
    10.1021/acs.oprd.9b00205
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Organic Process Research & Development
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Li Feng Bai Xu Cai Yuan Li Han Zhang Shuo-Qing Liu Feng-Hua Hong Xin Xu Youjun;Shi Shi-Liang
  • 通讯作者:
    Shi Shi-Liang
Pd-Catalyzed Cross-Coupling of Alkylzirconocenes and Aryl Chlorides
Pd催化交叉偶联烷基二茂锆和芳基氯
  • DOI:
    10.1002/cjoc.202200132
  • 发表时间:
    2022-06-06
  • 期刊:
    CHINESE JOURNAL OF CHEMISTRY
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Jiang, Binyang;Shi, Shi-Liang
  • 通讯作者:
    Shi, Shi-Liang
Enantioconvergent Arylation of Racemic Secondary Alcohols to Chiral Tertiary Alcohols Enabled by Nickel/N-Heterocyclic Carbene Catalysis
镍/N-杂环卡宾催化外消旋仲醇对映异构芳基化为手性叔醇
  • DOI:
    10.1021/jacs.1c06614
  • 发表时间:
    2021-07-29
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Cai, Yuan;Shi, Shi-Liang
  • 通讯作者:
    Shi, Shi-Liang
Nickel/N-Heterocyclic Carbene Complex-Catalyzed Enantioselective Redox-Neutral Coupling of Benzyl Alcohols and Alkynes to Allylic Alcohols
镍/N-杂环卡宾配合物催化苯甲醇和炔烃与烯丙醇的对映选择性氧化还原中性偶联
  • DOI:
    10.1021/acscatal.8b04198
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    ACS CATALYSIS
  • 影响因子:
    12.9
  • 作者:
    Cai, Yuan;Zhang, Jia-Wen;Shi, Shi-Liang
  • 通讯作者:
    Shi, Shi-Liang

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其他文献

一価銅触媒によるケトン導入型保護基フリーC-グリコシル化
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    矢野玄馬,栗山正巳,尾野村治
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    金井求
プロトン性官能基存在下における一価銅を利用したC-C結合形成反応
在质子官能团存在下使用一价铜形成 C-C 键的反应
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    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    清水洋平;施世良;Prasanna Kumara Chikkade;魏暁峰;川井準也;金井求
  • 通讯作者:
    金井求

其他文献

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施世良的其他基金

金属卡宾催化的芳基—烷基不对称交叉偶联反应研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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    面上项目
金属卡宾催化的芳基-烷基不对称交叉偶联反应研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
基于优势手性片段策略的配体设计及在烯烃不对称氢芳基化反应和聚合反应中的应用
  • 批准号:
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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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