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不对称铜催化的基于[1,n]-BoraBrook重排的串联反应研究

批准号:
22071265
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
张成
依托单位:
学科分类:
不对称合成
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张成

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
作为构建碳-碳键的重要方法之一,Brook重排-串联反应在有机合成中的应用仍面临着一些关键因素的制约:(1)立体选择性控制的催化[1,n]-Brook(n > 2)重排反应还未实现;(2) 参与串联反应的试剂局限于亲电试剂;(3)存在“逆”Brook重排反应。针对上述科学问题,本项目拟开展不对称铜催化的[1,n]-BoraBrook重排-串联反应研究。基于共轭体系中π电子的流动特点,本项目设计并合成含C=X不饱和键的化合物,并在铜盐/手性配体的催化下实现其与不饱和烃(包括富电子、缺电子不饱和烃,芳香杂环等)的不对称[1,n]-BoraBrook(n = 2, 3, 4)重排-串联反应,实现手性醇、胺类化合物的合成,并探索其在功能有机分子合成中的应用。同时,本项目将深入探讨反应机理,建立BoraBrook重排-串联反应设计的新理论。本项目的研究成果将为有机化合物中碳-碳键的构筑提供新思路。
英文摘要
The Brook rearrangement followed by cascade reaction is one of the powerful methods that construct carbon-carbon bond, but it still has several drawbacks: (1) Stereoselective catalytic [1,n]-Brook (n > 2) rearrangement has not been discovered; (2) Cascade reaction partners are confined to electrophiles; (3) Retro-Brook rearrangement acts as a side reaction. In consideration of these challenges, this project focuses on asymmetric Cu-catalyzed cascade reaction involving [1,n]-BoraBrook rearrangement. Based on the “domino” movement of π electrons in conjugate systems when attacked by nucleophiles, we design and synthesize different types of compounds containing C=X double bond, and develop asymmetric [1,n]-BoraBrook rearrangement of these compounds followed by cascade reaction with unsaturated hydrocarbons (including electron-rich and electron-deficient ones) or heteroaromatics in the presence of copper salts and chiral ligands, and finally achieve chiral alcohols, amines, and heterocycles. Meanwhile, we probe deeply into the mechanism and establish a theory for the design of novel BoraBrook rearrangement-cascade reactions. The achievements of this project may provide chemists with new options to construct carbon-carbon bonds in various organic compounds.
有机硼试剂是构建许多功能有机分子的重要砌块,其在医药、农药、催化剂、新材料等领域具有广泛应用,而铜催化的不饱和烃硼化官能化反应是合成多官能化含硼有机化合物的高效方法。本项目开展了以下工作:(1)发展了铜催化的含有亚甲基环丁烷的内联烯、双联频哪醇硼酸酯、酮或亚胺的三组份反应实现了手性高烯丙醇和硼取代的手性高烯丙胺的合成;(2)通过铜催化的末端联烯、双联频哪醇硼酸酯和三元环状亚胺的三组份反应实现了硼取代的含吖丙啶结构的高烯丙胺的合成;(3)通过铜催化的联烯基环状碳酸酯与双硼试剂的反应实现了共轭二烯醇和含共轭二烯结构的环状半硼酸的合成;(4)通过铜催化的烯烃、双联频哪醇硼酸酯、N-烷基吡啶羧酸酯盐实现了手性含硼1,4-二氢吡啶的衍生物的合成。(5)通过单晶结构分析、控制实验、DFT理论计算等手段探讨了相关反应机制和不对称诱导机制。以上研究突破了传统铜催化不饱和烃的不对称硼化-官能化反应的底物限制,进一步丰富了反应类型,提出了烯基硼在铜催化下的硼-铜迁移(或脱硼化)新机制,为后续新型不对称硼化官能化反应的开发奠定了基础。
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