基于氮自由基4-exo-trig反应构建氮杂多环结构研究

Synthetic methodology development of azapolycyclic structures, which are the core structure of alkaloid, possesses essential academic value and application prospect. Though the free radical cyclization is widely used to synthesize polycyclics, the corresponding utilization focused on nitrogen-centered radical is less than carbon-centered radical. Especially, the study of small ring constructions is rare because of the strain and the resulting faster reverse ring-opening process. In this program, 4-exo-trig cyclization will be promoted by enhancing the stability of the carbon radical in-situ generated from the formation of four-membered ring, and releasing the strain of the four-membered ring via retro-[4π]. After that, azapolycyclic core will be synthesized via the capture of the in-situ generated carbon radical and the retro-[4π] generated ortho-quinone methide. Moreover, we shall establish the formation of nitrogen-centered radical from N-H bond oxidative cleavage catalyzed by transition-metal to provide methodology support and theoretical basis for the synthesis of aza-polycyclic structure in natural products.

作为生物碱类天然产物的核心骨架，发展氮杂多环结构的合成方法学具有重要的学术价值和应用前景。自由基环合反应被广泛应用于多环结构的合成，但是相较碳自由基环合反应，氮自由基的串联环化反应研究较为有限，特别是关于小环结构构建的研究更为罕见，这主要缘于小环张力过大导致逆向开环速度过快而导致自由基环合难于进行。在本项目中，我们将通过底物修饰提高环合形成的四元环外自由基的稳定性，或者通过后续retro-[4π]开环以释放环张力，来促进4-exo-trig自由基环合反应的进行，并通过对相应四元环外自由基以及retro-[4π]开环后得到的邻醌亚胺甲基化物中间体进行捕捉，实现氮杂多环骨架的多样化构建。与此同时，建立过渡金属催化氧化氮-氢键引发氮自由基的方法学，为天然产物分子中氮杂多环结构的合成提供一定的方法学支持和理论基础。

作为生物碱类天然产物的核心骨架，发展氮杂多环结构的合成方法学具有重要的学术价值和应用前景。在本项目中，我们基于氮自由基的多种捕获方式及环化过程，实现了多种含氮杂环的合成。我们首先通过设计进行逆-[4π]开环来推动4-exo-trig环化反应完成氮自由基的[1,3]-氮迁移过程并最终实现吲哚衍生物的构建；再通过底物结构的调控，经历氮自由基的[1,5]-氢迁移过程合成四氢萘及四氢吡咯结构。在自由基[1,5]-氢迁移方面的工作中，我们实现了全烷基二级碳自由基到三级碳自由基的迁移官能化过程。在进行自由基[1,3]-氮迁移的条件优化过程中，我们发现了钯催化的大位阻胺的碳-氢/一氧化碳插入反应。.在NSFC (No. 21602213)的资助下，发表标注基金号论文7 篇，其中共同第一作者2 篇，共同通讯作者2 篇，其中6 篇影响因子大于5.0，包括Angew. Chem. Int. Ed. 2 篇。