可见光氧化还原催化活性五元杂环化合物的开环反应研究

Visible-light-photoredox catalysis has been widely used in the ring opening reaction, owing to the advantages of low energy barrier, mild reaction condition and high selectivity. However, most reported reactions were achieved using strained molecules as substrates, which has the disadvantages of poor stability and difficult preparation. Thus, the utilization of highly stable and readily available heterocyclic compounds for ring opening reaction under visible-light-photoredox catalysis has attracted much attention. This proposal aims to use activated five-membered heterocyclic compounds instead of the less stable strained molecules to realize the ring opening reaction under visible-light-photoredox catalysis. The reaction may undergo a tandem mechanism of single electron transfer, intramolecular radical migration rearrangement, fragmentation and finally releasing a molecule sequence. Comparing to the traditional ring opening reaction, it provides a new methodology for the construction C-C, C-S, C-Si and C-N bonds in visible-light-photoredox catalyzed ring opening reactions. This project will lay the foundation for the application of visible light-induced ring opening of other stable activated heterocyclic compounds in organic synthesis.

可见光催化反应具有反应能垒低、条件温和及高选择性等优点，近年来在开环反应中得到广泛的研究与应用。然而，该类反应多数是以张力分子为底物，存在稳定性较差以及难制备等不足之处。因此，使用稳定性较好且易于制备的杂环化合物在可见光氧化还原催化下实现其开环反应是非常令人期待的。本项目拟利用活性五元杂环化合物代替稳定性较差的张力分子，在光氧化还原催化下，经过单电子转移、分子内自由基迁移重排、断裂等历程，以释放一个小分子的方式实现活性五元杂环化合物的开环反应研究，从而发展一系列C-C、C-S、C-Si以及C-N键构建的新方法。该项目的成功实施将为可见光氧化还原催化其他稳定的活性杂环化合物开环反应提供新的科研思路，是传统开环方法的重要补充，为其在有机合成等方面的应用奠定了基础。

可见光催化反应具有反应能垒低、条件温和及高选择性等优点，近年来在开环反应中得到广泛的研究与应用。目前，这类反应主要是以稳定性较差且难制备的张力分子为底物，因此，使用稳定性较好且易于制备的张力分子或杂环化合物在可见光氧化还原催化下实现其开环反应是非常令人期待的。该项目在国家自然科学基金的资助下，基本实现了项目预期的主要研究内容，进一步对该项目研究内容进行扩展，并取得了较好的研究结果。具体研究成果如下：.1. 在可见光氧化还原催化下，以稳定性较好的三、四元环为底物，经过单电子转移、分子内自由基加成、断裂等历程，实现其开环或双官能化反应，发展一种C-C和C-S键构建的新方法。该策略不仅丰富了可见光催化张力分子开环和官能化反应类型，也是传统开环方法的重要补充。.2. 在可见光催化构建C-C和C-S键的基础上，进一步发展了过渡金属或碱催化构建C-C、C-N、C-S以及C-P键的新方法。该策略合成了一系列碳环或稠杂环化合物，建立了高效构筑环状化合物的新方法。.3. 在项目执行期间共发表SCI论文14篇，包括Org. Lett.、Chem. Commun.、Adv. Catal. Synth.、Org. Chem. Front.、J. Org. Chem.等国际知名杂志。授权中国发明专利2项。获省自然科学二等奖1项，项目主持人排名第三。培养硕士毕业研究生3名。项目团队主要成员参加全国有机化学学术会议2次。