生物质导向的新型环加成反应设计及其在天然产物和杂环合成中的应用

With the increasing depletion of fossil resources, the development of chemical industry should depend on the rational exploitation and efficient utilization of biomass resources. Therefore, the discovery of novel organic reactions for biomass transformation is very important. The natural products with cycloheptane motif have shown significant biological activities, and got much attention from synthetic chemists. However, the highly complex structures of these molecules put forward higher challenge for the efficient synthetic strategies. This project aims to develop biomass furylcarbinols dearomatization [5+2]-cycloaddition for construction of complex natural products containing multiple quaternary carbon, stereo centers and polycyclic cycloheptane skeleton. Three typical molecules, Allocyathin B2, Guanacastepene E and Kopsifoline H would be synthesized with this strategy. At the same time, we will develop the dearomatization [3+2]-cycloaddition/ring-opening cascade between 1,3-dipoles and furylcarbinols for diversity-oriented rapid syntheses of bioactive heterocyclic small molecules.

随着石油资源的日趋枯竭，化学工业的发展需要进一步立足于生物质资源的合理开发和高效利用，因此，发展基于生物质资源的有机化学新反应具有重要意义。含有七元碳环的天然产物由于具有重要的生物活性备受合成化学家关注，但是它们复杂的化学结构对合成策略的高效性提出了新的要求。本项目拟发展生物质糠醇的新型去芳构化[5+2]-环加成，构筑多环、多季碳、多立体中心的含有七元碳环的复杂天然产物骨架，并对三个代表性的天然产物，Allocyathin B2、Guanacastepene E 和 Kopsifoline H进行全合成研究；同时，发展糠醇与1,3-偶极子的去芳构化[3+2]-环加成/开环串联反应方法学，多样性导向的快速合成生物活性杂环小分子骨架。

本项目主要围绕以生物质呋喃及衍生物为原料，设计全新的高效催化、不对称和串联反应，合成具有重要生理活性的天然产物及杂环小分子化合物。依据项目书的研究计划，我们发展了呋喃去芳构化[5+2]环加成反应，构筑了生物碱Kopsifoline H的多环骨架；发展了有机叠氮化合物参与的呋喃去芳构化[3+2]环加成反应，系统研究了衍生于此策略的一系列三唑合成方法学；N-N偶联是重要的基础科学问题，我们报道了分子内叠氮和胺的N-N偶联，能够合成五元和六元的偶氮杂环化合物，合成了天然产物(-)-newbouldine；呋喃的氧化是呋喃化学的重要分支，我们发展了环境友好的Mn/H2O2催化的Achmatowicz重排反应。