铜催化二炔环化产生Donor/Donor铜卡宾 ——对映选择性和多样性的合成手性多环吡咯化合物

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涉及金属卡宾的催化反应是均相过渡金属催化中最重要的研究领域。近十年来,有机化学家们已实现了多种从简单易得的炔烃出发生成金属卡宾的方法,这些反应对金属卡宾化学的发展具有重要的作用。重要的是,从炔烃产生金属卡宾的方法可避免使用有毒、易爆炸的重氮化合物。因此,由于这些新颖的性质和反应模式,该领域已成为炔烃化学中的研究热点。然而,这些反应几乎都局限于贵金属催化剂且不对称反应的报道非常罕见。过渡金属催化1,n-二炔(n=3,4,5,6,7等)的串联环化反应具有高成键效率和高原子经济性等诸多优点,已被证实成为一种快速构建各种结构复杂环状化合物的实用方法。但是,我们发现迄今为止基于廉价金属催化二炔的串联环化反应,尤其是不对称反应罕见报道。在本课题组已发展炔酰胺化学的基础上,论文的内容是研究基于二炔环化产生金属卡宾的方法。此外,通过炔酰胺的特殊反应性质设计廉价金属催化1,5-二炔的串联环化反应,在此基础上实现不对称反应。论文主要内容分为以下三部分:论文的第一部分,基于对文献的全面调研,分别介绍了研究背景,包括:常见的通过炔烃产生金卡宾的方式;过渡金属催化烯炔醛/烯炔酮环化产生donor/donor金属卡宾;过渡金属催化二炔的串联环化反应,包括不对称环化反应;炔酰胺反应性质及其应用。通过对研究背景的总结,提出本论文的研究思路及目标。论文的第二部分,通过分子内环化引发的环丙烷化和C-H插入反应,实现了一种有效的铜催化1,5-二炔的不对称串联环化反应,分别构建手性的四环或三环吡咯化合物。此外,通过一系列机理实验表明该1,5-二炔环化可能经历donor/donor铜卡宾中间体。重要的是,与金催化二炔环化的机理不同,该反应提供了一种全新的通过非重氮途径产生金属卡宾的方法。最后,提出了反应可能的机理。论文的第三部分,基于第二部分的研究,实现了廉价金属铜催化烯基-N-炔丙基炔酰胺与烯烃的不对称形式上[3+2]环加成反应。通过该方法以优异的对映选择性(高达>99%ee值)和非对映选择性(d.r.>50/1)构建一系列手性吡咯并桥环化合物。该环化反应也可以拓展到对含苯乙烯的活性分子或天然产物的后修饰反应中,进一步证明该方法具有潜在的合成运用价值。此外,机理实验证实烯基官能团对于形成该含铜的全碳1,3-偶极子中间体具有决定性的作用。重要的是,该反应提供了一种新颖的通过非重氮途径产生含金属的1,3-偶极子的方法。最后,提出了反应可能的机理。
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