含有导向基团的钯催化直接C-H胺化反应研究

过渡金属催化的直接C-H键活化官能团化是目前有机化学的重大挑战课题之一。其中钯催化的含有导向基团的直接C-H键官能团化在构建碳-碳、碳-氧及碳-卤键等方面已经有了较为深入的研究，而在构建碳-氮键的研究方面还十分有限，因此，利用该方法寻求构筑新的C-N键的方法学研究将具有重要的学术意义和科学价值。本项目将在钯催化下通过寻求新的胺化试剂、氧化剂及适当的催化体系，扩展其应用范围，深入系统的研究含有导向基团的直接C-H胺化反应。重点考察sp2 C-H 键的直接胺化反应以及1级和2级sp3 C-H 键的活性差异、选择性问题和反应机理 ，寻求解决2级sp3 C-H 键的直接胺化问题的新途径和新体系。本项目研究内容涉及过渡金属催化、C-H 活化反应等，在天然产物的合成和化学催化等研究领域有广泛的应用前景，具有重要的理论和应用研究价值。

由于含有导向基团的C-H胺化反应研究在我们项目申请之后不久有三篇与我们的设计思路几乎完全相同的论文连续发表，致使我们调整了申请书中的研究内容。我们工作的重点不再局限于含有导向基团的C-H胺化反应研究，而是应用更加广泛的底物研究C-H活化的C-杂键构建的方法以及过渡金属催化的三氟甲基化反应研究。主要包括以下四个方面：（1）钯、铜共催化吲哚的C-H胺化反应研究；（2）铜催化炔烃的氯胺化反应研究；（3）简单硫醇（酚）作为巯基源的C-H活化/巯基化反应研究；（4）不饱和烃的三氟甲基化反应研究。具体研究成果如下：.a. 成功实现了钯、铜共催化下吲哚类化合物的分子间C-H胺化反应，该反应在室温下可以高产率、高区域选择性的合成2-氨基取代吲哚。同时，吲哚的氯胺化反应提供了一条一步构建C-N和C-Cl键的简洁方法。.b. 在铜催化下实现了室温下炔烃的氯胺化反应，采用氯磺酰胺作为一个新颖的加成试剂可以合成一系列的(E)-β-氯代-烯基磺酰胺类衍生物。该反应具有高度的区域选择性和立体选择性。.c. 首次以硫醇作为巯基化试剂实现了铜催化的唑类化合物的直接C-H活化/巯基化反应。该策略作为构筑C–S键经典方法的补充为杂芳基硫醚的合成提供了一条简单通用的方法。此外，完成了含有芳基酰胺的双导向的Csp2-H键的直接巯基化反应，各类硫醇和硫酚都能很好的实现该反应。.d. 在该项目研究后期，我们尝试了过渡金属催化的不饱和烃的三氟甲基化反应。成功实现了铜催化1,6-烯炔的三氟甲基化、环化反应。该反应以高区域选择性高效地合成了含有三氟甲基的碳环或杂环类化合物。初步的机理研究表明该反应可能以三氟甲基自由基和三氟甲基正离子两种中间体参与环化。此外，铜催化烯烃的分子间氰化、三氟甲基化也被顺利实现，这种基于烯烃双官能团化策略的方法为含有三氟甲基的有机腈类化合物的合成提供了普适简洁的方法。