导向构建季碳立体中心的钯催化C-H活化环构化反应研究

作     者：韩路路 

作者单位：杭州师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔玉明;徐利文

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 

主      题：季碳立体中心 钯催化 C-H键活化 [3+2]环加成 

摘      要：季碳结构单元广泛存在于天然产物、药物和生物活性分子中。在金属催化合成领域,季碳的高效构筑一直是化学家公认的研究热点和难点,尤其是对于季碳立体中心的合成则更具有挑战性。近年来,金属催化的C-H键活化反应因具有较高的原子经济性和步骤经济性而得到了迅速发展。相对于传统的偶联反应,金属催化的C-H键活化反应无需底物的预先官能化,在降低废弃物产生的同时缩短了合成路线,成为制备生物活性分子和功能材料的重要合成方法。本文主要利用Heck反应策略,通过钯催化C-H键活化以及导向环构化反应构建含有季碳中心的茚和吲哚啉化合物,取得结果如下:(一)在N-单保护手性氨基酸(MPAA)存在下,利用钯催化肟醚导向的烯基芳烃C-H键活化及串联环化反应,以高达98%的产率和99%的对映选择性制得含有全碳季碳立体中心的螺环或非螺环茚类化合物(30 examples)。该方法具有操作方便,催化体系简单,反应条件温和,产率高以及立体选择性好等特点。就反应机理而言,该策略涉及Pd(II)-催化阻转选择性C-H键活化、叁键和双键依次转移插入以及钯物种还原消除等过程,并伴随瞬态轴向中心手性转移的发生。值得注意的是,这是第一个涉及轴手性苯乙烯中间体进行原位手性转移的成功实例,为各种螺环和非螺环手性茚类化合物的合成奠定了基础,同时拓宽了季碳立体中心的构筑方法。(二)将Heck反应策略由烯烃双键拓展到杂芳烃π键,即结合钯催化C-H键活化和去芳构化策略,研究构建C2-季碳中心的螺环吲哚啉化合物。研究发现,以嘧啶为导向基,能够实现钯催化吲哚C-H键活化并与炔烃进行[3+2]环加成反应,为各类具有生物活性的螺环吲哚啉化合物的高效合成奠定了基础。综上所述,本论文研究了不同导向基团参与的钯催化芳基C-H键活化、分子间[3+2]环加成反应,实现了季碳中心的构筑,为具有潜在应用价值的含有季碳中心复杂环状化合物提供了一种简单的合成方法,展现了瞬态轴向中心手性转移策略在构筑季碳立体中心方面的有效性。