基于自由基中间体的卡宾催化反应

As one of the three key intermediates in organic chemistry, the application of radical intermediates in organic synthesis is far less developed than the other two intermediates of carbon cation and carbon anion. The research on the topic of generation of radical in mild condition and its controlled reaction with high yield and high selectivity is one of the cutting edge in modern organic synthesis. Rencetly, N-heterocyclic carbene catalysis has been well developed for a wide variety of reactions with carbon anion or cation as the key intermediates, while the reactions with radical intermediate have rare been found except for a few examples of reactions with oxidant or homo-coupling. Under this research project, we will focus on the N-hetereocyclic carbene-catalyzed generation of α-，β-，γ-radical of acyl azolium intermediates from carbon anion in the presence of single electron oxidant, the following oxidative coupling with nucleophiles, and related tandem reactions. These methodology for C-C and C-X bond formation will provide new route for the synthesis of bioactive compounds.

自由基作为有机化学中的主要三种中间体之一，其在有机合成中的应用大大落后于另二种碳负离子和碳正离子中间体。温和条件下产生自由基，发展其可控、高产率、高选择性的自由基反应是现代有机合成反应的研究前沿领域。近年，氮杂环卡宾催化发展迅速，其催化基于碳负离子和碳正离子中间体的反应都取得了突出的发展，但在催化基于自由基中间体的反应方面却极少，目前只局限于少量的与氧化剂或自身的偶联反应。项目拟在单电子氧化剂作用下，将卡宾催化产生碳负离子中间体转化为α-，β-，γ-位自由基的酰基唑盐中间体，实现这些自由基中间体与亲核试剂的氧化偶联等反应，以及进一步的串联反应，为碳-碳、碳-杂原子键的构建及生物活性分子的合成提供新的合成方法和策略。

自由基作为有机化学中的主要三种中间体之一，其在有机合成中的应用大大落后于另二种碳负离子和碳正离子中间体。温和条件下产生自由基，发展其可控、高产率、高选择性的自由基反应是现代有机合成反应的研究前沿领域。近年，氮杂环卡宾催化发展迅速，其催化基于碳负离子和碳正离子中间体的反应都取得了突出的发展，但在催化基于自由基中间体的反应方面却极少，只局限于少量的与氧化剂或自身的偶联反应。该项目结合自由基化学与卡宾催化，发展新型有机合成催化反应。.在项目资助下，研究实现了若干经自由基中间体的卡宾催化反应及相关自由基反应。以硝基苯作为温和的单电子氧化剂，实现了卡宾催化双氧化吲哚与烯醛，经高烯醇及烯醇自由基偶联的氧化[3+2]环化反应，以优秀的产率和优良的对映选择性得到相应的螺环吲哚化合物。发展了光促进芳乙烯的Heck型烷基化、氧化烷基化、氧化二氟烷基化反应，以及炔基溴与汉斯酯偶联反应，合成多取代烯、炔、酮等化合物。实现了可见光/氮杂环卡宾协同催化不饱醛的远端烷基化反应、二氟烷基化反应、环丙烷开环烷基化等反应，高效得到γ-烷基及ε-烷基取代的不饱和酯。以氧气为氧化剂，实现了卡宾/光协同催化胺α位与醛的分子内氧化偶联反应，得到四氢异喹啉并内酯类化合物。.工作为相关取代烯烃、炔烃、酮、远端取代不饱和酯、内酯等化合物的合成提供了有效的方法；为进一步发展单电子氧化条件、光催化氧化还原条件的卡宾催化奠定了基础。发表SCI论文12篇；授权专利1项，申请专利1项；培养博士研究生8名。