不对称金属催化是高效合成手性的方法,而手性配体作为不对称金属催化的核心组成部分,是反应立体控制的关键。Sadphos(Sulfinamide phosphine)是基于手性亚磺酰胺合成的新型手性膦配体,已经成功应用到不对称有机催化、不对称金属催化等方面。鉴于目前还有很多不对称催化的问题没有得到解决,因此本文主要工作是将Sadphos手性配体应用到更多不对称金属催化当中。具体的工作主要分为以下三部分:一、钯催化芳基三氟甲磺酸酯与炔烃的不对称Heck反应轴手性联烯是很多天然产物的关键结构,有着独特的生物活性。作为重要的有机合成砌块,联烯可以转化为其他结构,包括轴手性向中心手性的转化。炔烃Heck反应生成联烯的发展滞后,主要因为烯基钯中间体的β-H消除在能量上是不利的,而且还有很多竞争性反应和副反应。虽然经过多年研究,在反应效率上有很大改善,但是相关不对称研究还没有报道。我们通过筛选、改造Sadphos配体,以新型Xu-Phos手性配体实现首例钯催化芳基三氟甲磺酸酯与炔烃的不对称Heck反应,能以最高96.5:3.5 er值得到轴手性三取代联烯化合物。反应不仅条件温和,有优秀的对映选择性和官能团兼容性,还可以实现克级规模制备和轴手性向中心手性的转化。Xu-Phos配体中N上保护基是反应成功的关键,对对映选择性和反应活性有很大影响,没有保护基,反应不发生。机理实验表明,反应经历烯基钯β-H消除过程。二、镍催化醛腙与非活化二级烷基溴化物的烷基-烷基交叉偶联反应C(sp~3)-C(sp~3)键在有机分子中广泛存在,烷基卤化物参与的烷基-烷基交叉偶联反应虽然是有效的合成方法,但确是最具挑战的反应之一。主要因为烷基卤化物较难发生氧化加成、还原消除,而烷基金属中间体容易发生β-H消除、质子化等副反应。另外,由于更富电子和更大的位阻,二级烷基卤化物参与的偶联反应更难发生,目前有关报道主要局限于有机金属试剂和还原金属的参与。醛是潜在的烷基碳负离子,与水合肼结合,利用极性反转策略,可以实现与芳基卤化物的偶联反应。而我们进一步探索了醛腙在烷基-烷基交叉偶联反应中的应用,发展了镍催化醛腙与非活化二级烷基溴化物的烷基-烷基交叉偶联反应,可以高选择性实现腙上碳位的偶联反应,能以中等产率得到产物。反应对一级、三级非活化烷基溴化物也都适用,填补了传统偶联反应的空白。自由基钟实验表明反应可能有自由基的参与。此外,我们利用常见多齿手性膦配体和Sadphos配体去尝试该反应的不对称催化研究,但是没有成功。三、钌催化醛腙对简单酮的不对称加成反应手性叔醇是很多药物分子的关键结构,有着独特的生物活性。对酮的不对称加成反应是最直接的合成方法,但是由于酮两侧的位阻差异小,反应性弱,反而报道较少,尤其是对简单酮的不对称加成。醛作为潜在的烷基碳负离子,利用极性反转策略,已经实现对简单酮的不对称加成,但是对映选择性不高。我们通过筛选、改造Sadphos配体,以新型配体Wei-Phos为手性配体,甲基肼为添加剂,能将该反应的对映选择性提高到73%ee。通过实验结果分析,氮配体手性对反应对映选择性有很大影响,以含手性氮配体的钌络合物为催化剂,三芳基膦作为有效添加剂,目前该反应对映选择性可以提高到76%ee。虽然结果有所提高,但还没有达到我们的预期,目前还在努力研究当中。