新型环戊二烯基配体的双功能催化模式研究
批准号:
22101094
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
雷鸿辉
依托单位:
学科分类:
催化合成反应
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
雷鸿辉
中文摘要
新型配体的不断开发是过渡金属催化领域发展的主要动力。传统的环戊二烯基配体类催化体系在C–H键官能团化领域的发展长期局限于配位导向模式所造成的单一选择性问题。本项目计划将静电弱相互作用引入到该催化体系中,以双功能催化模式探索羧酸类化合物的远程C–H键胺化反应,力争突破传统催化模式在反应区域选择性上的局限性。本项目将合成一系列不同类型、不同位阻大小以及不同电荷密度分布的含正电荷环戊二烯基配体(Cpx+)及相应过渡金属催化剂,通过对Cpx+配体结构的调节来实现其与底物(羧酸负离子)之间静电弱相互作用的调控,从而影响反应过渡态优势构象,进而获得传统配位导向模式难以实现的远程C–H键胺化选择性。在此基础上,开展对结构种类丰富多样的羧酸类天然产物和药物分子的多位点C–H键胺化反应研究。最终,建立起一系列以高度可控的静电弱相互作用为特色的新型双功能环戊二烯基类催化体系,为该领域的持续发展提供新的动力。
英文摘要
The history of transition-metal catalysis has long been driven by ligand design. The C–H functionalization methods catalyzed by cyclopentadienyl-metal complexes are facing the challenge of limited regioselectivity controlled by the conventional chelating directing effect. In this project, electrostatic interaction will be introduced to address the issue of regiocontrol in the C–H amination of carboxylic acids. A range of novel cyclopentadienyl ligands (Cpx+) containing different types of positively charged substitutions and the corresponding transition metal complexes will be synthesized for the investigation of our electrostatic-directed approach towards anionic carboxylic substrates. It could be anticipating that the electrostatic interaction would be tuned by modifying the structure of charged cyclopentadienyl ligands, so the conformation of transition states could be modulated in order to achieve unconventional regioselectivities. Moreover, the C–H amination of various carboxylic acid-containing natural products and drugs will also be studied. Ultimately, we’re going to build up a unique bifunctional cyclopentadienyl ligand-based catalytic system featuring the highly tunable electrostatic interaction, which could be envisioned for wider application in more regioselective transformations.
本研究创新性地将原方案中环戊二烯基配体的非共价导向作用机制的设计拓展至有机小分子催化体系,成功构建了一种基于三组分协同作用的新型非共价远程导向催化策略。该策略突破性地实现了简单芳烃间位Csp2–H键的高效胺基化反应。其作用机理涉及:通过硫酸根阴离子的桥联导向作用,促使铵阳离子自由基与芳环间形成多重非共价相互作用网络,从而精准调控芳烃间位C-H键的活化位点。本工作的突破性进展体现在:首次采用药物分子固有含氮官能团(如伯/仲胺基、氮杂环等)作为普适性导向基,实现了对邻近芳环远程间位Csp2–H键的高区域选择性胺基化修饰。该催化体系可兼容天然产物、药物分子及功能材料中广泛存在的氨基官能团,成功建立了基于内源性导向基的芳烃间位C-H键精准官能团化新范式。此项研究通过发展非共价作用介导的远程位点选择性控制新原理,为C-H键定点活化领域提供了具有重要理论价值和实用前景的创新性解决方案,显著推进了复杂分子后期官能团化技术的发展。
三组分非共价键远程Csp3–H键导向新策略
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批准号:22471090
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2024
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负责人:雷鸿辉
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依托单位:
国内基金
海外基金