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近年来,不对称催化已经成为化学学科乃至药物、材料和农药等领域的前沿和研究热点。本文综述了过渡金属催化氧杂苯并降冰片烯不对称亲核开环反应的研究进展,这类反应只需一步便可生成具有两个手性中心的二氢化萘骨架结构单元,再通过进一步氢化即可转化为四氢化萘骨架化合物,此类化合物具有一定的潜在生物活性和药理活性,如抗抑郁、抗焦虑、消炎止痛、抗帕金森和抗癌等。 通过查阅国内外相关文献,设计并合成了四种氧杂苯并降冰片烯底物,分别为无取代基的氧杂苯并降冰片烯1a,缺电子氧杂苯并降冰片烯1b,富电子氧杂苯并降冰片烯1c以及空间位阻较大的氧杂苯并降冰片烯1d。在金属前体Ni(cod)2与手性双膦配体(S,S)-Me-DuPhos组成的催化体系作用下,首次实现了氧杂苯并降冰片烯底物与芳香硼酸类亲核试剂的不对称开环反应。系统地考察了各类参数,包括:手性双齿配体、镍催化剂前体、催化剂用量、溶剂、碱、温度以及芳香硼酸类亲核试剂和氧杂苯并降冰片烯底物中取代基的电子效应和空间效应对亲核开环反应的影响。与之前报道的铑、钯和铂催化体系相比,该镍催化体系具有金属前体廉价易得、催化剂用量低、催化活性和对映选择性更高(产率和ee值均高达99%)、底物普适性和官能团兼容性更好等优点。此外,该催化反应能够在环境友好介质水存在下中顺利进行,因此符合现代绿色化学的设计理念。 利用镍催化氧杂苯并降冰片烯与芳香硼酸类亲核试剂不对称开环反应,合成了35种目标开环产物2a~m、2o~q、3a~h、4a~j和5a。所有目标开环产物均通过核磁共振氢谱和碳谱(1HNMR和13C NMR)、高分辨质谱(HRMS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和高效液相色谱(HPLC)等进行了分析测定和结构表征。通过对目标开环产物4b进行单晶培养,利用X-射线晶体衍射技术确定其绝对构型为(1S,2R),基于化合物4b的绝对构型,提出了镍催化氧杂苯并降冰片烯与芳香硼酸不对称开环可能的反应机理。