含氮化合物高效高选择性合成方法学及其应用
批准号:
21931010
项目类别:
重点项目
资助金额:
300.0 万元
负责人:
黄培强
依托单位:
学科分类:
新反应与新试剂
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄培强
中文摘要
酰胺是一类高度稳定、来源丰富的有机化合物。含氮化合物广泛存在于药物和农用化学品中。因而从酰胺合成胺有广泛需求。然而,酰胺选择性直接转化化学又是一个发展严重滞后的领域。近年来,经过包括申请人课题组在内的国内外诸多课题组的努力,酰胺直接转化正逐步形成一个新的研究前沿。然而,酰胺作为多用途的合成砌块,其研究总体仍处于起步阶段,许多具有挑战性,又有重要合成应用价值的转化亟待研究并取得突破。在本项目,我们从中选择15个重要转化加以研究,以期发展温和实用的酰胺直接转化及相关的含氮化合物高效高选择性合成方法。主要是:在温和条件下,叔酰胺和仲酰胺催化还原为胺的实用方法;叔酰胺催化还原为亚胺或醛;叔脂肪酰胺的催化偶联反应;酰胺作为醛的等效体的还原官能化:仲酰胺的还原双烷基化;仲酰胺和叔酰胺的还原催化不对称官能化。我们也将所发展的方法用于肽的选择性修饰和药物、生物碱的高效高选择性合成。
英文摘要
Amides are a class of highly stable and easily available organic compounds. N-Containing compounds are widespread among pharmaceuticals and agrochemicals. Thus the synthesis of amines from amides is in high demand. However, the direct and selective transformation of amides is under developed. In recent years, with the intensive efforts of several research groups including ours, this chemistry is emerging as a new frontier. Nevertheless, at the current early phase, many longstanding challenges yet important issues regarding the mild, direct and selective transformation of amides have not yet been resolved. We identified 15 of those problems as the targets of our current project in view of developing mild, selective, direct, and practical transformations of amides. Some other related methods for the synthesis of N-containing compounds will also be studied. The topics includes mild and practical catalytic reduction of both secondary and tertiary amides to amines; selective and catalytic partial reduction of tertiary amides to imines and aldehydes; Coupling of aliphatic tertiary amides to yield ketones, esters, alkenes; Coupling of aromatic tertiary amides to yield diaryl ketones, organoboron reagents; reductive bis alkylation of secondary amides; use of tertiary amides as surrogates of aldehydes in the Knoevenagel-type reactions; Asymmetric reductive functionalization of both secondary and tertiary amides to functionalized amines. The scope and value of our newly developed methods will be demonstrated in the selective modification of peptides, and by the concise and selective synthesis of medicines and natural products.
本项目的主要成果归纳为四个方面。(1)在酰胺的直接还原官能化方面,发展了20多个具有普适性、实用性和步骤经济性的C-C键形成新反应/方法。其中,在酰胺的催化不对称还原转化取得突破,分别实现了仲酰胺和叔酰胺的催化不对称还原氰基化、还原磷酰化、还原炔基化、形式还原烷基化;(2)发展了温和、实用、低(可低至千万分之一)Ir催化剂负载量的酰胺选择性还原为胺的先进方法;(3)在酰胺转化反应和方法应用方面,提出stemoburkilline和dihydrostemofoline为百部叶碱和异百部叶碱生源合成前体的假设,从而在(+)-百部叶碱报道50年后首次实现了(+)-百部叶碱等4个百部叶碱家族生物碱的不对称全合成。创造了该家族生物碱的首次不对称、集体全合成,且为最快捷(19步)、最高效全合成等纪录。创造了(+)-monomorine I 等8个吡咯烷、哌啶和吲哚里西啶类生物碱和一个抗癌活性非天然对映体总步骤最短(仅需2-3步)、效率最高,且具有普适性的催化不对称全合成, 高对映体过量(90 - 98 % ee)等多项纪录。实现了活性生物碱quinocarcin、(+)-cylindricines C, D, E等迄今最快捷的不对称全合成。(4) 新增前沿课题,实现酯的催化还原胺化,在酯的催化还原胺化、官能化取得突破,首次实现酯的催化还原胺化-官能团化串联反应。.所发展的方法大多具有普适性、实用性、步骤经济性、官能团容忍性与化学选择性。多个合成方法/反应被应用、借鉴,相关论文被多个国内外重要期刊、综述与著名学术网站作为亮点推介或大篇幅评述。提出“仿前生物合成”和N-酰基吡咯型酰胺的“杂芳香化(氮杂芳香性)活化”等概念和理念。酰胺的催化不对称还原官能化在催化模式及新催化不对称反应取得突破,具有引领性。百部叶碱的仿生全合成被列为国际上仿生全合成两个突出代表之一(ACS Earth Space Chem. 2022, 6, 1213)。国际上过去20年间百部叶碱家族生物碱的全合成主要为本项目“通过“自创方法”完成”(Nat. Prod. Rep. 2022, 39, 2308)。.总之,我们高质量地完成预定计划,并新增前沿课题,在酰胺直接转化化学及应用方面在国际上处于引领地位。
生物启发的百部生物碱的对映选择性多样性全合成研究
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批准号:22071204
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2020
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负责人:黄培强
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依托单位:
复杂生物碱Sarain A和甲氧代百部叶碱的对映选择性全合成研究
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批准号:21672176
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项目类别:面上项目
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资助金额:68.0万元
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批准年份:2016
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负责人:黄培强
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依托单位:
海洋天然产物Haliclonin A的有机催化不对称全合成研究
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批准号:21472153
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项目类别:面上项目
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资助金额:98.0万元
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批准年份:2014
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负责人:黄培强
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依托单位:
步骤经济型反应及其应用研究
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批准号:21332007
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项目类别:重点项目
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资助金额:300.0万元
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批准年份:2013
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负责人:黄培强
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依托单位:
基于新合成方法的托品类和哌啶酮生物碱的不对称全合成研究
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批准号:21072160
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2010
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负责人:黄培强
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依托单位:
第六届全国化学生物学学术会议
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批准号:20942404
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:4.0万元
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批准年份:2009
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负责人:黄培强
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依托单位:
重要生理活性天然产物的结构多样性合成研究
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批准号:20832005
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项目类别:重点项目
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资助金额:240.0万元
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批准年份:2008
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负责人:黄培强
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依托单位:
特特拉姆酸类天然产物的不对称合成研究
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批准号:20572088
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项目类别:面上项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2005
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负责人:黄培强
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依托单位:
生理活性哌啶生物碱的不对称合成研究
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批准号:20272048
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2002
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负责人:黄培强
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依托单位:
Lactacystin及相关r--内酰胺的不对称合成研究
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批准号:20072031
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项目类别:面上项目
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资助金额:17.0万元
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批准年份:2000
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负责人:黄培强
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依托单位:
小分子的识别与选择性反应
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批准号:29832020
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项目类别:重点项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:1998
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负责人:黄培强
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依托单位:
含吡咯烷环多羟基化合物的不对称合成研究
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批准号:29572065
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项目类别:面上项目
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资助金额:8.0万元
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批准年份:1995
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负责人:黄培强
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依托单位:
高生理活性吡咯烷生物碱的不对称合成
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批准号:29100007
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:5.0万元
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批准年份:1991
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负责人:黄培强
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依托单位:
国内基金
海外基金