铜催化活化碳氢键构建芳基碳杂键Ar-X（X=N,O,S）及其在天然产物合成中的应用

芳基碳杂键片断Ar-X（X = N, O, S）广泛存在于天然产物和活性药物分子中，因此其构建引起了合成化学家的广泛兴趣。近年来，过渡金属催化的碳氢键活化成为研究热点，相应的钯，钌和铑等金属已经用于构建此类芳基碳杂键。但是，廉价且毒性较低的铜盐却未能得到应用。本研究旨在发展新的催化体系，实现铜催化的碳氢键活化用于构建芳基碳杂键，并将该方法用于天然产物片段和活性药物分子的全合成中。我们将对铜催化的配体进行合理设计，并系统的筛选催化剂体系，碱，亲核试剂和溶剂等条件，以期能够高效率，区域选择性的完成这一目标。就底物范围而言，我们拟将底物拓展到没有导向基的富电子和缺电子芳环体系以及含有易于衍生化的导向基的芳环体系；就反应类型而言，我们将实现分子内和分子间的氨基化，醚化和硫醚化。最终，我们将该方法学应用于天然产物及其片段的全合成。

本项目致力于发展高效的碳氢键活化反应，用于构建碳碳键和碳杂键。在基金资助下，按照研究方案和研究计划，取得了一系列研究成果：1）发展了醋酸铜促进/铑催化的碳氢键活化，实现吡啶类化合物的直接衍生化反应，并应用于药物中间体的合成；2）发展了新的导向基团PIP，并用于sp3碳氢键活化/烷氧化反应和氨基化反应，相关研究成果已经发表在Angew. Chem. Int. Ed.和Chem. Sci，该PIP导向基已经被美国Sigma-Aldrich公司商业化，我们也获得Synlett杂志邀请，撰写SYNPACTS论文详细阐述我们的研究工作；3）实现了sp3碳氢键活化烷基化反应，并首次实现烷基溴代物作为偶联试剂用于sp3碳氢键活化烷基化反应，相关工作发表于Chem. Sci。我们也对sp3碳氢键活化的机理进行了详细研究，并将发展的反应用于天然产物和药物分子的全合成。在项目执行期间，相关工作已发表标注本项目资助期刊论文5篇（其中1篇Angew. Chem. Int. Ed.，2篇Chem. Sci.），2篇期刊论文已投稿并正在修改，申请专利2项。应邀在国际国内学术会议上进行邀请报告和口头报告6次。另外，我们还有一些工作正在整理发表或进行之中。