基于氮杂芳烃季铵盐的多组分串联反应的设计和杂环化合物的绿色化学合成研究

本项目将开展氮杂芳烃烷基和酰基季铵盐及氮杂芳烃1,4-偶极中间体为关键合成子的多组分反应的设计和含氮杂环化合物的绿色合成方法的研究。研究以酰基卤和吡啶、咪唑、喹啉等反应生成的酰基氮杂芳烃季铵盐和含碳亲核试剂的多组分串联反应；研究含羰基、酯基和氰基取代的活泼卤代烃和吡啶等氮杂芳烃形成的官能团活化的吡啶伊立德和活泼亚甲基化合物，不饱和羰基化合物的串联反应；研究氮杂芳烃和缺电子炔烃形成的1,4-偶极中间体与亲核试剂，缺电子烯烃等化合物的多组分反应。通过这三种途径，以达到活化氮杂芳烃，设计新多组分串联反应的目的。通过引入手性催化剂，开发新的不对称多组分反应。研究化合物结构，取代基效应和催化剂等在多组分反应中的调控作用，提高反应的选择性和反应产物的多样性.研究反应条件的影响规律，研究控制反应区域选择性和立体化学构型的方法，建立新的多组分反应体系，以简洁高效的途径构建结构复杂的含氮杂环化合物。

在本项目实施的四年中，我们紧紧围绕项目任务书确定的研究方案，系统的开展氮杂芳烃季铵盐及氮杂芳烃1,4-偶极中间体为关键合成子的多组分反应的设计和含氮杂环化合物的绿色合成方法的研究工作。发现了氮杂芳烃伊立德和1,4-偶极中间体的一些新的反应方式，开发了一些新的多组分串联反应，提供了含氮杂环化合物，特别是含氮螺环化合物新的简捷和绿色合成方法，取得了一系列有意义的创新性研究成果。主要有：. 1。发现含强吸电子基团氮杂芳烃季铵盐和典型缺电子烯烃化合物的串联反应，随着反应物的结构差异和反应条件的不同，不仅形成环丙烷衍生物，二氢呋喃衍生物，中氮茚衍生物，以及开链的内盐型化合物，而且可以发生二次环加成反应形成复杂的桥环化合物，还首次发现异喹啉季铵盐和苯亚甲基取代的环状二酮反应，在异喹啉的4-位形成取代产物。. 2.发现氮杂芳烃和缺电子炔烃形成的1,4-偶极中间体具有丰富的化学反应性质，可以和 C=C、C=N，C=O双键型化合物进行环加成反应，形成结构变化多样的杂环化合物。还发现由此形成的二氢吡啶化合物，是良好的环状二烯体，可以继续进行Diels-Alder反应，形成结构复杂的桥环化合物。. 3.重点研究了吲哚酮衍生物参与的多组分反应，合成了大量的含氮螺环化合物，反应往往具有很好的区域选择性和立体选择性，为螺环化合物的合成提供了诸多新的间捷合成方法。特别是吡啶季铵盐可以和两分子3-亚甲基吲哚酮通过环加成形成结构新颖的螺[环戊烷-1,3-二吲哚酮]。. 4. 发现一些亚胺类化合物具有氮杂芳烃的反应性能，可以和缺电子炔烃以及含羰基、碳碳双键化合物通过三组分反应形成含氧、氮杂化合物，拓展了亚胺的反应性能。. 5. 成功的开发了一系列三组分、四组分的多组分反应体系，以及一些串联反应. 反应试剂简单易得，反应条件比较温和，不需要金属催化剂，选择性高，产率高。以简洁高效的途径构建了结构复杂的含氮杂环化合物。. 通过对上述反应的研究，揭示了氮杂芳烃偶极中间体的反应活性规律，实现了多个多组分串联新反应, 在有机合成方法学的研究方面取得了比较好的进步。已经发表SCI论文50篇，还有一些论文正在整理发表中。因此，我们比较好的完成了本国家基金项目。