“芳香化合物立体及对映选择性直接转化新策略” 项目获国家自然科学二等奖,完成人: 游书力,顾庆,郑超,康强,卓春祥,简介如下:
该项目属“有机化学”学科中的“有机合成化学”领域。芳香化合物的转化是有机合成化学中最基本的反应类型之一,但其直接转化立体和对映选择性控制手段非常有限,发展其高效、高立体及对映选择性转化新反应与新概念具有重要意义。该项目在科技部、自然科学基金委、中科院和上海市科委的资助下,围绕芳香化合物立体及对映选择性直接转化这一挑战性课题,提出了催化不对称去芳构化概念,发展了系列新手性配体、串联催化和不对称去芳构化等新反应,并成功地应用于多个天然产物全合成,为芳香化合物的应用提供了新的思路和途径:
1. 提出“催化不对称去芳构化(CADA)”概念,并被国内外同行广泛应用。由于去芳构化需要破坏芳香性,同时产物热力学不稳定易发生再芳构化,因此催化不对称去芳构化反应极具挑战性。项目提出了通过构筑在合成中具有重要意义的季碳中心阻断再芳构化的策略,实现了系列芳香化合物不对称烯丙基去芳构化反应;发展了铱催化分子内烯丙基去芳构化/亚甲基胺基可控迁移反应,更正了文献错误,为芳香化合物分子内烷基化机理提供了全新的认识。发展了两类新型手性亚磷酰胺配体(THQphos和BHPphos),其活性铱催化剂经由芳基碳氢键活化,可以实现去芳构化反应中高非对映选择性控制和有效解决邻位不利效应,大大扩展了烯丙基取代反应底物适用范围。
2. 将有机催化与去芳构化反应有效结合,实现了苯酚氧化去芳构化/不对称杂迈克尔加成新反应,并应用于cleroindicin和(-)-mesembrine等天然产物的简洁高效全合成;发展了有机催化的吲哚串联去芳构化,快速构建了含有三个连续手性中心的四环化合物,并用于(+)-kreysiginine核心骨架的构建。
3. 实现了手性磷酸催化的吲哚,4,7-二氢吲哚与磺酰亚胺和硝基烯烃等的高效不对称傅克烷基化反应。发展了钌络合物/手性磷酸串联催化,实现吲哚多环化合物高对映选择性合成,发现了“1+1>2”的协同催化效应并阐明了作用机制,为富电子芳香化合物区域及对映选择性转化提供了全新途径。
相关代表性成果在J. Am. Chem. Soc. (4篇),Angew. Chem. Int. Ed. (4篇)等杂志发表。8篇代表性论文被他引971次,篇均121.4次,单篇最高他引246次。获中国发明专利5项。目前已有6个自主知识产权配体授权Strem、百灵威和大赛璐等国际试剂公司全球销售,被国内外同行广泛应用。项目执行阶段培养博士10名,博士后1名,其中5人获中科院优秀博士学位论文,3人获院长奖学金特别奖,2人入选青年千人计划,2人入选中科院百人计划,8人在中科院或高校任教授/副教授。项目第一完成人在国内外学术会议上作大会或邀请报告70余次,曾获2015年RSC Merck Award,第十四届中国青年科技奖和2016年何梁何利基金青年创新奖等国内外多个奖项,并应邀撰写Acc. Chem. Res.综述和主编专著《Asymmetric Dearomatization Reactions》。项目研究成果对手性化学及药物化学等领域具有重要意义,促进了芳香化合物选择性转化新反应发现,极大地推动了有机化学的研究与发展。