铁催化功能性有机过氧化合物的合成及其应用

The discovery and development of novel organic synthetic reagents have attracted much attention because they are the basis of organic synthetic chemistry as well as the related areas. Organic peroxides are organic compounds containing O-O bond. They are widely used as efficient and selective oxidants in various areas. However, organic peroxides are rarely regarded as reaction substrates mainly due to the lacking of synthetic methods for functionalized organic peroxides. This proposal will attempt to find and realize some organic peroxides as useful and unique synthetic reagents. To realize the target, the following works will be studied: (1) Design and synthesis of various types of organic peroxides bearing multiple functional groups; (2) Optimization of the reaction conditions for the preparation of organic peroxides in the large scales (>g), including synthesis, separation, and purification; (3) The investigation of the reactivity and synthetic applications of these organic peroxides.

高效高选择性的有机合成试剂可以极大地促进有机合成化学及相关领域的发展，新型有机合成试剂的研究一直是有机合成化学中的重要研究领域之一。有机过氧化合物具有独特的反应性。本项目在铁催化烯烃的选择性羰基化-过氧化研究的基础上，致力于新型功能性有机过氧化合物试剂的发现与发展，拟开展如下3个方面的研究：1）合成方法研究。设计合成多官能团的有机过氧化合物；深入研究反应机理，争取获得大量制备各类有机过氧化合物的优化反应条件；2）反应类型研究。研究它们在选择性切断或转化等方面的新反应模式、途径，尤其是做为有机试剂在合成化学中的应用研究；3）结构和反应性的研究。探索高活性反应中间体的结构，归纳总结出一些多官能团的有机过氧化合物的结构与反应性之间的关系。本项目预期发现和发展有机过氧化合物的新反应类型和高选择性反应，实现一些在有机合成中有用的新方法，并合成其它方法和试剂不能够合成的结构骨架及其分子。

高效高选择性的有机合成试剂可以极大地促进有机合成化学及相关领域的发展。利用有机过氧化合物作为反应底物的研究工作非常少，国际上尚未有该方向的系统研究工作。该研究领域的挑战性问题可以归纳为两点：多取代有机过氧化合物的有效合成方法和有机过氧化合物的新反应化学。本基金项目提出铁催化功能性有机过氧化合物的合成及应用研究，基于过渡金属（Fe或者Co）催化烯烃的双官能团化新策略，发现了多官能团有机过氧化合物的合成新途径，并实现了几类有机过氧化合物的克级制备；利用制备的有机过氧化合物作为反应底物，实现了几类重要杂环骨架（环氧乙烷、呋喃、咔唑等）的构建和几个活性天然产物分子的全合成。本基金项目所取得成果的重要科学意义有如下两点：1）提出并开展了功能性有机过氧化合物（试剂）的设计、合成及反应化学研究；2）实现了几类重要杂环骨架构建新途径，为设计新的合成线路提供了重要的理论依据和实验基础。