过渡金属催化下各类杂环化合物的新合成方法研究

本项目拟在申请人前期研究工作的基础上，采用炔丙醇或其酯为起始物，铁、铜、银、锌、铂、金和汞等过渡金属为催化剂，与各种含杂原子的化合物起亲核取代反应，得到杂环化合物的前体，进一步在过渡金属催化下，进行环化反应，合成咪唑、吡唑、吡咯里嗪、中氮茚、呋喃、吡咯、噻吩、噻唑、异噁唑、苯并呋喃、吲哚、苯并噻吩等芳香杂环化合物，以及五元和六元非芳香杂环化合物。拟研究的这些杂环化合物新合成方法具有原创性和申请人实验室的研究特色，特别是拟合成的杂环化合物结构具有多样性和可塑性，一锅法合成杂环化合物和单一催化剂连续催化多个连续反应是本项目的研究重点之一。在合成各类杂环化合物的研究中，针对每类反应和每类杂环化合物的合成，筛选出合适有效的过渡金属催化剂，包括它的配体和反应添加剂，是本项目拟解决的关键问题。

我们圆满完成了“过渡金属催化下各类杂环化合物的新合成方法研究”这一项目，取得了一系列创新性科研成果，具有较重要的理论意义、较高的学术水平和潜在的应用价值。.本项目采用炔丙醇或其酯为起始物，铁、铜、银、铟等过渡金属为催化剂，与杂原子化合物起亲核取代反应，得到杂环化合物的前体，进一步在过渡金属催化下，进行环化反应，合成了吡唑、呋喃、吡咯、嘧啶等杂环化合物，这些杂环化合物新合成方法具有创新性和系统性。另外，我们对炔丙醇与肼、腙的取代产物，在铁和铜的催化下发生重排反应进行了研究，取得了重要的研究成果。研究内容扼要概述如下：（1）在Cu(OTf)2 ，FeCl3或HOTf等催化剂的作用下，末端炔或炔基硅烷与炔丙醇发生亲核取代反应合成1,4-二炔，并在质子酸的催化下进一步发生环化反应，一锅法原子经济性地合成多取代呋喃和吡咯衍生物。（2）在Lewis酸催化下，二级炔丙醇或三级炔丙醇和磺酰基肼通过不同的环化方式合成多取代吡唑。在Lewis碱的催化下，以N-炔丙基磺酰基腙为底物，经过N-联烯磺酰基腙中间体和磺酰基的迁移合成4-磺酰基-1H-吡唑。（3）Cu(OTf)2催化下，脒和炔丙基醇一锅法合成嘧啶。在微波条件下，胍和炔丙基醇合成2-氨基嘧啶。（4）FeCl3催化下，磺酰基肼和炔丙基醇经由亲核取代反应/Aza-Meyer-Schuster重排串联反应合成丙烯腈类化合物。在一价铜的催化下，以N-炔丙基腙为底物，通过σ[3,3]重排和磺酰基的迁移立体选择性地合成(1E,3E)-1,3-丁二烯衍生物。（5）在InCl3的催化下，烷基取代的炔丙基酯和各种亲核试剂的取代反应，完善并扩大了炔丙基酯化合物的亲核取代反应底物范围。.以上研究成果发表SCI文章10篇，分别发表在Org. Lett.；Chem. Eur. J.；Adv. Synth. Catal.；Org. Biomol. Chem.；Synlett等期刊上。