铑催化吲哚与乙烯基三乙氧基硅烷的C—H烯基化反应

研究了铑催化N-嘧啶吲哚与乙烯基三乙氧基硅烷的C—H烯基化反应. 在以二氯（五甲基环戊二烯基）合铑(Ⅲ)二聚体{[RhCp*Cl₂]₂(Cp*: 五甲基环戊二烯基)}为催化剂, Cu(OAc)₂为氧化剂, AgF为添加剂, 1,2-二氯乙烷为溶剂及反应温度为90 ℃条件下, 以42%~88%的收率得到末端吲哚乙烯衍生物. 动力学同位素效应实验结果为K_H/K_D=5.7∶1, 表明C—H键断裂可能是反应过程中的决速步骤. 竞争性实验结果表明, 含有供电子取代基的底物比吸电子取代基的底物反应活性高, 反应可能经历亲电性C—H键活化过程. 推测了可能的反应机理, 主要包括配位、 C—H键活化、 转金属化、 还原消除和氧化等步骤. 将此方法应用于一种δ-咔啉衍生物的制备.     

2-氰基苄基诱导的葡萄糖醛酸β糖苷键立体选择性

以2,3-O-(2-氰基苄基)-4-O-氯乙酰基-β-对甲基苯基-D-葡萄糖醛酸硫苷等7个单糖模块作为糖基供体, 以甲醇等醇类化合物作为糖基受体, 分别在二氯甲烷和甲苯溶剂中进行了糖基化反应, 研究了葡萄糖醛酸C2位引入2-氰基苄基(BCN)以及溶剂效应对糖苷键α/β选择性的影响. 通过对糖基产物的 ¹H NMR, ¹³C NMR和HSQC等谱图分析发现, BCN可以有效提高糖苷键的β选择性, 其中部分糖基化产物的糖苷键α/β比例最高可达1/50. 为磺达肝癸钠分子中葡萄糖醛酸的β糖苷键的构建方法做出了初步探索.     

环状烯酮与环状1-氮杂二烯的非对映及对映选择性[4+2]环加成反应

有机胺能催化环状烯酮化合物在多个位点发生不对称合成反应. 最近,我们发展了手性伯胺催化β-取代2-环戊烯酮与从糖精衍生的1-氮杂二烯的α’,γ-区域选择性的[5+3]形式环加成反应. 这里我们将报道采用β-取代2-环己烯酮或β-未取代2-环戊烯酮时,在手性伯胺催化下却与相同1-氮杂二烯发生完全不同的α’,β-区域选择性的不对称[4+2]环加成反应,生成高度官能团化的手性[2.2.2]或[2.2.1]桥环骨架结构. 重要的是利用不同类型的手性伯胺催化剂能够实现非对映选择性的反转,分别制备高立体选择性的endo-或exo-环加成产物.     

硫酯参与的有机催化不对称反应研究进展

硫酯在生物合成和有机合成中扮演着十分重要的角色. 硫酯的羰基C(2p)轨道和S(3p)轨道重叠度较小, 其α质子具有较强的酸性, 能在温和的条件下烯醇化并进行亲核反应. 同时, 硫酯还是高效的酰基化试剂, 可用于酯键和酰胺键的构建. 有机小分子催化是不对称催化的重要研究领域. 近十几年来有机催化硫酯底物的不对称反应取得了大量重要成果, 极大拓宽了有机催化酯类底物的反应类型, 并实现了一些其氧酯类似物无法实现的反应. 本综述按照硫酯底物的类型(可烯醇化硫酯和α,β-不饱和硫酯)、有机催化剂类型和反应类型对硫酯底物参与的有机催化不对称反应进行梳理和总结, 同时对代表性反应的机理以及该领域的未来发展进行了简单阐述.     

人工设计逆醛缩酶RA95.5-8F催化β-羟基酮C—C裂解的理论研究

采用量子力学与分子力学组合(QM/MM)方法对人工设计逆醛缩酶RA95.5-8F催化β-羟基酮化合物裂解反应的机理进行了研究. 结果表明, 裂解反应主要包括赖氨酸Lys1083对底物的亲核进攻、 Schiff碱形成、 烯胺水解及C—N断裂等过程, C—N键裂解生成丙酮为整个反应的决速步骤, 能垒为106.27 kJ/mol; 活性中心的赖氨酸Lys1083、 酪氨酸Tyr1051、 天冬酰胺Asn1110和酪氨酸Tyr1180构成一个催化四联体, Lys1083通过与底物形成席夫碱对底物进行活化, Tyr1051作为催化酸碱参与质子转移过程, 催化四联体的氢键网络有利于反应过渡态的稳定并使R-构型的底物更容易结合在活性位点, 导致RA95.5-8F对R构型底物具有高的选择性和催化活性.     

以四氢呋喃为醛基砌块合成(E)⁃α⁃羟乙基⁃α,β⁃不饱和醛

以四氢呋喃(THF)为醛基砌块, 铜为催化剂, 过氧化叔丁醇(TBHP)为氧化剂, 将THF氧化为2-羟基四氢呋喃, 继而开环异构化为4-羟基丁醛, 在酸催化下与乙醇胺作用形成亚胺中间体(M); 以苄醇为底物, 通过铜催化氧化反应得到苯甲醛, 进而与M反应得到立体专一的(E)-α-羟乙基-α, β-不饱和醛; 利用二维相关谱确认了产物构型. 对反应底物进行了拓展, 结果表明, 该方法能够有效合成官能化的α, β-不饱和醛. 本文发展的合成方法具有底物范围广及合成工艺简单等优势.     

(R)-苯并四咪唑催化的α-位带有官能团的苄醇类化合物的动力学拆分研究

研究了(R)-苯并四咪唑催化的一系列α-位带有各种官能团的苄醇类化合物的拆分. 通过对反应结果的分析, 推导出此类底物拆分反应中存在的竞争性不对称诱导模型. 苯环与催化剂的cation-π相互作用和官能团π-体系与催化剂的相互作用会产生两种不同的、相互竞争的过渡态, 两种过渡态并存导致立体选择性降低及产物构型的改变.     

过渡金属催化的不对称交叉脱氢偶联反应研究进展

C—C键的形成是药物合成过程中重要的研究内容之一.交叉脱氢偶联直接利用不同反应底物中的C—H键在氧化条件下进行交叉偶联反应形成C—C键,反应过程中避免了反应底物的预先官能化,是构建新的碳-碳键简洁、高效的合成路径,原子利用率高、环境友好,具有重大的理论意义和应用价值.综述了目前过渡金属催化的不对称交叉脱氢偶联反应,重点阐述过渡金属与配体在反应的立体选择性中的应用.     

铜催化的α-氨基丙二腈的脱氰氧代反应：一种合成叔酰胺的新方法

新反应、新试剂的发展是有机合成化学的重要研究内容,基于前期在α-氨基丙二腈合成方法学方面的工作基础,我们发展了一例铜催化的α-氨基丙二腈的脱氰氧代反应.通过将甲酰胺转化为α-氨基丙二腈后,借助其亲核属性来合成α-氨基丙二腈底物,而后将底物重新转化为酰胺,从而实现形式上的氨基甲酰负离子的亲核加成（取代）反应.该工作首次完成了形式上的甲酰胺碳原子的极性反转,实现了将α-氨基丙二腈作为氨基甲酰负离子替代物的反应新模式,为叔酰胺化合物的合成提供了新的思路和方法,且具有反应条件简单,底物适用性广及适合克级规模制备等特点.     

富氮多孔有机聚合物催化制备α⁃氰基肉桂酸乙酯

α-氰基肉桂酸乙酯作为含多种官能团的缺电子烯烃, 是一种极具应用价值的有机合成反应底物, 主要通过催化Knoevenagel缩合反应获得. 本文以多聚甲醛和三聚氰胺为前驱体, 采用溶剂热法制备富氮多孔有机聚合物mPMF, 经K₂CO₃处理得到K₂CO₃-mPMF-X(X=1, 10, 50). 考察了mPMF在苯甲醛和氰乙酸乙酯Knoevenagel缩合反应中的催化性能, 通过mPMF与K₂CO₃-mPMF-X催化活性的比较, 探讨了碱性强弱对Knoevenagel缩合反应的影响, 并对催化反应机理进行了探索. 结果表明, 催化剂中丰富的氮物种为反应提供了碱性环境和大量的碱性活性位点, 催化剂碱性强弱的控制是催化合成α-氰基肉桂酸乙酯的关键因素. mPMF在甲醇溶剂中于60 ℃反应3 h后, 苯甲醛转化率为97%, 目标产物选择性在99.9%以上.     

Na2CO3催化的叠氮三甲基硅烷对δ-三氟甲基-δ-芳基取代对亚甲基苯醌的1,6-共轭加成: 高效构建含三氟甲基和叠氮取代的二芳基甲烷化合物

报道了一种高效的δ-三氟甲基-δ-芳基-取代对亚甲基苯醌的叠氮化芳基化反应. 以Na₂CO₃为催化剂, 叠氮三甲基硅烷与δ-三氟甲基-δ-芳基取代对亚甲基苯醌发生1,6-共轭加成反应, 以优异的分离产率(90%~96%)获得了结构多样的含有三氟甲基和叠氮取代的二芳基甲烷化合物.该反应具有良好的底物适用范围和官能团兼容性.     

Rh（III）催化的N-甲氧基苯甲酰胺系列物选择性C-H氰基化反应

采用了最近热门的Rh(III)催化C?H键活化方法,以N-甲氧基苯甲酰胺系列物为反应底物, N-氰基-N-苯基对甲苯磺酰胺(NCTS)为氰基化试剂,高效合成了含氰基官能团产物。结果表明,该反应在碳酸银存在下,使用二氧六环作为反应溶剂,于80°C反应8h生成的邻位氰基取代的N-甲氧基苯甲酰胺的产率较高。进一步研究表明,该反应具有好的区域选择性和底物/官能团适应性。一系列机理实验研究表明,该反应可能采用了一个内部的亲电取代机制及使用了C?H键切割步骤作为关键限速步骤。考虑到该反应产物包含有价值的结构单元-N-甲氧基甲酰胺和氰基取代基,因而有望用于现代有机合成中。     

光催化氧化还原体系中硝酮与芳香叔胺的自由基偶联反应

通过氮α-位碳自由基构造氮α-位碳-碳键是合成含氮有机化合物的重要方法. 近期, 利用可见光催化氧化芳香叔胺—氮α-位去质子化形成氮α-位碳自由基的原理发展了一系列新颖的自由基加成(偶联)反应, 成为氮α-位碳自由基化学发展的重要方向. 本文应用Ir-催化剂, 实现了光催化氧化还原体系中硝酮与芳香叔胺的自由基偶联反应, 高效地合成β-氨基羟胺化合物. 该反应条件温和、操作简单, 具有较高的原子经济性, 且对于各种链状、环状以及手性硝酮都具有良好的适用性, 产物可方便地转化为重要的邻二胺化合物.     

导向的过渡金属催化不活泼C(sp~3)-H键氧化反应研究进展

近年来,过渡金属催化不活泼C(sp3)—H键氧化反应取得重要进展.该领域的研究主要集中在过渡金属催化甲烷选择性氧化,以及过渡金属催化导向基团螯合甲基氧化方面,这些研究成果实现了许多传统氧化方法不能完成的高效选择性转化.重点概述导向基团(肟、噁唑啉、吡啶、酰胺、羧酸、羟基)对促进过渡金属催化氧化C(sp3)—H键的影响,底物的乙酰氧基化、羟基化、羰基化、酯化反应以及催化反应体系和相关机制.     

1,2-苯基异噁唑为氮源的铜催化苯乙烯不对称硼胺化

报道了一种以手性亚砜膦配体/铜络合物为催化剂的苯乙烯不对称硼胺化反应.该方法以联硼酸频哪醇酯（B₂pin₂）为硼源,以商业可得的1,2-苯基异噁唑为亲电氮源,合成了一类β-氨基硼酸酯类化合物,目标产物可以方便地转化为β-硼酯伯胺化合物,为结构多样的手性氨基化合物合成提供了一条技术途径.     

过渡金属催化的双齿导向基辅助的惰性C(sp~3)—H键芳基化

近年来,过渡金属催化的惰性碳氢键官能团化受到广泛关注,然而,C(sp3)—H键由于低极性、高解离能和低选择性,其选择性活化尤为困难.综述了过渡金属催化的双齿导向基辅助的C(sp3)—H键芳基化的最新研究进展,主要探讨了不同过渡金属催化下芳基化反应的底物范围、反应机理和合成应用.     

配体促进的过渡金属催化芳烃远程meta-C—H键官能化反应研究进展

过渡金属催化C—H活化反应中,配体能够对催化中心的空间及电子效应进行调控,从而实现芳烃C—H键的选择性官能化.近年来,配体促进芳烃远程C—H键官能化反应研究有了新的进展.对近几年来配体促进的过渡金属催化芳烃远程meta-C—H键选择性官能化反应进行了系统总结,并对该研究领域的局限性和未来的发展前景进行总结和展望.     

铜催化的芳环C—H键直接芳基化反应研究进展

铜催化的芳环C—H键直接芳基化反应已成为一种合成联芳烃化合物的重要手段,近年来一直是有机化学和催化化学的研究热点和难点之一.按照参与反应的底物或成键模式的不同对近年来铜催化的芳环C—H键直接芳基化反应的研究进展进行了综述.     

Cs2CO3辅助钯催化X—H (X=C、O、N、B)官能团化反应的理论计算研究

钯催化X—H (X=C、O、N、B)官能团化反应是重要的有机合成策略,能以芳基卤化物、烯类或炔类等小分子化合物为底物,以原子经济的方式构建C—C和C—X (X=O、N、B)键。其中,Cs₂CO₃辅助钯催化X—H (X=C、O、N、B)官能团化反应因具有反应性好、产率高、底物适用范围广等优点,成为近年来有机合成领域的关注热点之一,在构建含C—C和C—X键的多环天然产物骨架方面起着重要作用。采用DFT理论研究Cs₂CO₃辅助钯催化X—H (X=C、O、N、B)官能团化反应,能帮助人们从微观层面了解该类反应的实质,进而为设计新的实验合成路线提供启示。本文对近十年来Cs₂CO₃辅助钯催化X—H (X=C、O、N、B)官能团化反应的最新理论研究进展进行分类和总结,对反应的微观机理以及Cs₂CO₃在反应中的作用机制进行了深入探讨,并对该领域的现存问题和发展前景进行了总结与展望。     

氨基甲酸酯在C—H键活化中的应用

氨基甲酸酯广泛存在于天然产物、药物和农药分子中,同时也是一种常见的C—H键活化导向官能团。在过渡金属催化下,氨基甲酸酯可导向底物分子氨基邻位的C—H键活化,经六元环金属中间体,再与其他偶联试剂偶联实现新的官能团化。本文系统总结了其在C—H键活化反应中的应用,具体包括:(1)N-芳基氨基甲酸酯、氨基甲酸芳酯和氨基甲酸烯醇酯可在过渡金属Pd、Rh、Ru和Ir等催化下发生芳基邻位sp2C—H键活化与官能团化反应,得到卤化、芳基化、环化和烯基化产物;(2)氨基甲酸烯醇酯可在Rh催化下发生烯基β-位sp2C—H键活化与官能团化反应,得到烯基化和烯丙基化产物;(3)氨基邻位具有活性氢的N-烷基氨基甲酸酯可在Pd、Cu、Fe甚至无过渡金属催化下发生sp3C—H键活化与官能团化反应,得到酰氧化、烷基化和芳基化产物。在芳香sp2C—H键活化中,取代基的电子效应和空间位阻效应均对产物产率和选择性有重要影响。大多数情况下,给电子与空间位阻较小的取代基有利于反应的顺利进行。此外,当底物为N-烷氧羰基保护的苄胺、四氢异喹啉或1,2-二氢喹啉时,因氨基邻位独特的高活性,可在Cu、Fe甚至无金属催化剂或光催化下催化氨基邻位sp3C—H键活化反应,还可以实现不对称诱导,获得非常高的对映选择性。希望本文总结的内容能促进氨基甲酸酯在C—H键活化反应中的进一步应用。