摘要
过渡金属催化的C（sp3）-H键不对称官能团化反应在合成化学领域中发挥着重要作用，为有机功能手性分子的高效合成提供了强有力的工具。然而，精准地切断C（sp3）-H键并高效构建新化学键且控制反应的立体选择性一直是合成化学领域的难点。近年来，光与金属镍协同催化策略快速发展，为高效构建碳碳键和碳杂键提供了独特的解决方案，并为C（sp3）-H键不对称官能团化提供了新的研究思路。 本论文的研究主要聚焦于过渡金属镍催化的C（sp3）-H键不对称官能团化反应，通过将过渡金属镍不对称催化和光催化有效结合，并采用卤素自由基介导的C（sp3）-H键活化策略，成功地发展了α-氨基C（sp3）-H、苄位C（sp3）-H和饱和氮杂环α-C（sp3）-H高效不对称官能团化的新方法。 第一部分工作为光与金属镍协同催化的α-氨基C（sp3）-H键直接对映选择性酰基化反应。以商业可得的羧酸和简单易合成的N-烷基苯甲酰胺作为偶联片段，通过溴自由基介导的HAT催化策略，基于金属镍催化实现了α-氨基C（sp3）-H键不对称酰基化反应，为高附加值有机功能分子α-氨基酮的催化不对称合成提供了高效的新方法。 第二部分工作为光与金属镍协同催化的苄位C（sp3）-H键直接对映选择性酰基化反应。该反应利用溴自由基介导的HAT催化策略，并结合不对称过渡金属镍催化，成功实现了苄位C（sp3）-H的不对称酰基化，为手性α-芳基酯和α-芳基酮的合成提供了新的途径。 第三部分工作为光与金属镍协同催化的饱和氮杂环α-C（sp3）-H键直接对映选择性芳基化反应。该研究首次将光致裂解产生的活泼氯自由基应用于不对称过渡金属催化，高效地实现了饱和氮杂环α-C（sp3）-H键的直接对映选择性芳基化，模块化合成了一系列手性α-芳基胺和α-杂芳基胺。通过详细的机理研究发现，手性镍催化剂在反应体系中有着多重功能，包括控制氯自由基的产生、α-氨基碳自由基的捕获、交叉偶联过程和不对称立体诱导过程。 第四部分工作为光与金属镍协同催化的饱和氮杂环α-C（sp3）-H键高位点选择性不对称性酰基化反应。该反应利用氯自由基介导的选择性HAT过程，通过金属镍催化实现了含有潜在竞争性C（sp3）-H的饱和氮杂环的高位点选择性不对称酰基化。该方法具有高效的反应性、出色的位点选择性和优异的对映选择性等优点。此外，该方法还通过紫杉醇衍生物的模块化合成、高效的克级合成及迭代C（sp3）-H不对称官能团化，进一步展示了该方法在合成中的价值和应用潜力。
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