过渡金属/路易斯碱催化炔烃分子内碳环化反应研究

Efficient synthetic method of cyclic compounds is attracting growing interest recently, owing to their wide application in human life. Among them, intramolecular cyclization of alkynes bearing different nucleophilic groups catalyzed by transition metal has received extensive attention because of mild reaction conditions and high atom economy. However, the carbocyclization of alkynes involving non-classical carbon-based nucleophilic group was less explored. This project will investigate two types of non-classical carbon-based nucleophilic groups and their application in the synthesis of cyclic compounds, including: 1) the transformation of alkynylaldehyde to cyclo-2-enone catalyzed by transition metal and N-heterocyclic carbene and 2) the transformation of alkenylalkynylketone to 2-methylene-cyclohexa-3-enone catalyzed by transition metal and tertiary phosphine or tertiary amine.The project is expected to provide feasible synthetic methods for natural products and bioactive molecules containing similar core skeleton, enrich the binary catalysis of transition metal and Lewis base and provide evidence for the design of new catalytic recations.

环状化合物的高效率合成方法研究一直是有机合成领域的一大热点。其中，炔烃化合物碳碳三键在过渡金属活化下接受分子内亲核试剂进攻而引发的环化反应在构建环状化合物方面具有反应条件温和及原子经济性等优点。但是关于非经典C-亲核基团参与的炔烃分子内碳环化反应还鲜见报道。本项目拟采用过渡金属与路易斯碱共催化策略，探索两类非经典C-亲核基团参与的炔烃分子内碳环化反应在构建环状化合物方面的潜力：1.过渡金属与N-杂环卡宾催化炔醛分子内碳环化反应构建环-2-烯酮化合物；2.过渡金属与三级膦（或三级胺）催化烯炔酮分子内碳环化反应构建2-亚甲基-环己-3-烯酮化合物。该项目的成功实施不但可以为具有重要生理活性的相关天然产物以及生物活性分子提供简便高效的合成路径，而且可以丰富过渡金属与路易斯碱双催化剂体系的理论基础，为新催化反应的设计提供依据和佐证。

炔烃化合物碳碳三键在过渡金属活化下接受分子内亲核试剂进攻而引发的环化反应在构建环状化合物方面具有反应条件温和及原子经济性等优点，但已报道的反应大多集中在杂原子和“经典”碳亲核基团对三键的环化加成中。关于“非经典”C-亲核基团参与的炔烃分子内碳环化反应还鲜见报道。本项目将过渡金属活化炔烃与路易斯碱催化原位形成“非经典”碳亲核试剂的策略相结合，先后发展了醋酸钯/三级膦催化烯炔酮分子内环化构建苯并芴酮类化合物以及金(I)/氮杂环卡宾共催化炔酰胺与不饱和醛分子间环化生成呋喃并哌啶酮类化合物的高效合成方法。并结合其他多种串联反应的探究结果，获得了不同价态金催化剂与氮杂环卡宾间催化兼容性的初步结论：相比于具有更强路易斯酸性的三价金催化剂，更容易实现一价金催化剂与氮杂环卡宾间的共催化反应，为新反应的设计和开发提供了理论依据。进一步发展了活化炔烃参与的串联反应，先后实现了炔、醛和邻氨基酚以及炔醇、醛和尿素（硫脲）的多组分反应，为8-羟基喹啉类及呋喃螺氢化嘧啶酮类化合物提供了高效的合成方法。这些项目内容的成功实施，不仅丰富了共催化领域的理论体系，也为机理导向性新反应的设计和开发提供了有价值的指导经验。