自由基的高反应活性及低反应选择性,在一定程度上制约着自由基反应研究的进展,如何实现自由基反应中的对映选择性控制一直是有机合成化学中一个极具挑战性的研究课题。本论文主要围绕自由基的不对称反应展开,利用金属铜催化“自由基接力的策略”,实现了一系列烯烃的不对称双官能团化反应。本论文主要分为两部分,第一部分主要研究了铜催化烯烃的不对称双官能团化反应,包括:(1)铜催化苯乙烯类化合物的不对称氰化-膦酰化反应研究;(2)铜催化烯基酯/烯基酰胺的不对称氰化-三氟甲基化反应研究;(3)铜催化苯乙烯类化合物的不对称叠氮化-膦酰化反应研究。第二部分研究了铜催化自由基的交叉偶联反应,实现了砜基自由基与硫自由基的交叉偶联。1、铜催化苯乙烯类化合物的不对称氰化-膦酰化反应研究基于本课题组发展的“自由基接力策略”实现的铜催化的烯烃的不对称官能团化反应,本论文研究了在手性配体存在下铜催化的苯乙烯类化合物、二芳基磷氧和三甲基氰硅烷的反应。研究结果表明,以叔丁基过氧化氢为氧化剂,现场生成的膦自由基加成到苯乙烯类化合物中双键的末端,生成相应的苄基自由基,然后与手性铜氰物种结合生成相应的手性铜络合物,再经还原消除反应,成功实现了温和的条件下铜催化苯乙烯类化合物的不对称氰化-膦酰化反应。通过该方法,合成了一系列含磷的手性烷基腈类化合物,并通过简单的衍生转化,合成了具备潜在应用价值的N,P-手性配体。2、铜催化烯基酯/烯基酰胺的不对称氰化-三氟甲基反应研究手性碳-氮、碳-氧键普遍存在于天然产物及药物中,大量文献报道了通过亚胺/醛(酮)的不对称还原、不对称加成反应等构建了手性碳-氮、碳-氧键,但杂原子邻位碳自由基的不对称官能化的方法鲜有报道。本论文以烯基酯/烯基酰胺为底物,通过三氟甲基自由基的加成反应产生杂原子邻位碳自由基,然后与手性铜氰物种结合生成相应的手性铜络合物,再经还原消除反应,成功实现了铜催化烯基酯/烯基酰胺的不对称氰化-三氟甲基反应。该反应条件温和,底物的官能团兼容性强,以良好到优秀的对映选择性得到了一系列含手性碳-氮、碳-氧键的烷基腈类化合物。3、铜催化苯乙烯类化合物的不对称叠氮化-膦酰化反应研究在本课题组前期的工作中,实现了苄位自由基的不对称氰化,芳基化和炔基化。本论文初步研究了在手性配体存在下铜催化的苯乙烯类化合物、二苯基磷氧和叠氮三甲基硅烷的反应。研究结果表明,膦自由基首先加成到苯乙烯类化合物中双键的末端,生成相应的苄基自由基,然后与手性铜叠氮物种结合生成相应的手性铜络合物,再经还原消除反应得到相应产物,初步探究了铜催化苯乙烯类化合物的不对称叠氮化-膦酰化反应。4、铜催化的砜基自由基与硫自由的交叉偶联反应研究本论文以磺酰肼类化合物和硫酚(醇)分别作为砜基自由基和硫自由基源,以叔丁基过氧化氢为氧化剂,在铜催化作用下,实现了砜基自由基与硫自由的交叉偶联,成功合成了一系列硫代磺酸酯类化合物。