中文摘要：

在金属催化的不对称反应中，手性配体的设计至关重要，它是实现手性的不对称诱导、完成化合物立体控制的源泉。本项目针对双噁唑啉配体（BOX）骨架的结构特征，利用"砌块合成法"在BOX平面外侧引入导向基团，如氢键供体或构象控制基团，实现新型手性配体的设计、合成，并将其应用于不对称催化反应中。该类配体在反应中，有望通过导向基团与底物间的相互作用将分子间反应转化为分子内的反应，在三维尺度调节反应中心的电性和空间立体性质。初步的研究结果表明该类配体的合成策略可行，在不对称Nazarov反应能够取得优秀的对映选择性。本项目提供了新手性催化剂的设计思路，研究将有望发展新型高效的手性催化剂，实现几类不对称催化反应的对映选择性的有效控制。

结论摘要：

项目基于双噁唑啉配体骨架，通过引入导向基团，包含噁唑啉基团及芳环衍生物，与双噁唑啉骨架共同作用调节催化剂中心的电性和空间环境，从而达到提高手性诱导的效果。设计合成了几十个新配体，对配体的适用性进行了详细研究。在Cu(I)分解重氮原位生成亲电性的金属卡宾与β-甲基-苯乙烯类1,2-二取代烯烃的不对称环丙烷化反应中，利用芳香基团“边臂”与金属弱相互作用影响反应的手性诱导，实现了对多种烯烃的转化利用苄基修饰的Ph-BOX，反式烯烃可以最高99% ee得到单一的反式环丙烷；利用苄基修饰的iPr-BOX, 顺式烯烃以最高94% ee和93/7的比例得到反式为主的产物。催化剂用量为0.05 mol%时, 反应的对映选择性仍然可以达到98% ee。这是已知的铜催化的环丙烷化反应中催化效率最高的报道。单晶结果证明边臂中芳环与金属中心存在相互作用。引入噁唑啉边臂修饰手性配体，利用In-TOX/Ni(II)催化仲胺对偕二酯基环丙烷的开环实现了手性γ-芳基-γ-氨基酸衍生物的合成，取得高达99 %的分离产率和98 % ee。TOX配体对反应具有明显的加速作用，催化剂用量降低至2 mol%时依然保持高于90% 的产率和93% ee。利用该体系还同时实现了对环丙烷的动力学拆分，在开环产物的对映体过量为90-97% ee的前提下，回收得到93-98% ee的环丙烷。X-ray分析表明三个噁唑啉均与金属镍发生配位，说明边臂参与了对中心金属电性和空间环境的控制。边臂的作用在镍催化的azomethine imines与环丙烷的不对称环加成反应中也得到充分的体现。使用In-TOX/Ni(II)时可以最高98% ee和几乎定量的产率得到产物。实验和DFT计算均表明，配体In-TOX中边臂与底物中的苯基存在的π-π Stacking作用对于产物的手性诱导起到重要影响。设计合成大位阻的手性三噁唑啉配体并首次实现了芳基、烷基乙二醛与醇的不对称分子内Cannizzaro反应。该反应底物普适性广，反应条件温和，对于芳基、杂芳基、环状以及直链的取代基底物都能以87-99% 的产率和90-98%的对映选择性得到具有光学活性的2-羟基乙酸酯。研究阐述了催化剂结构与对映/非对映选择性的关系并实现了多种转化。本项目研究共发表6篇论文，2名同学获得博士学位，圆满地完成预定目标。