基于不饱和键双官能团化策略的多氟代杂环分子设计与合成研究

Fluorinated heterocyclic compounds are an important source of small molecule drugs and other bioactive molecules. However, these molecules are difficult to be obtained by conventional methods. It’s a great challenge for the introduction of polyfluoroalkyl groups in the synthesis of fluorinated heterocyclic molecules. To overcome these drawbacks, we will carry out this project by design and synthesis of novel polyfluoroalkyl reagents and explore the intramolecular cyclization / polyfluoroalkylation reaction of alkynes based on difunctionalization of unsaturated bonds strategy. The study will focus on expanding the cyclization types and the introduction of fluorine-containing functional group types for the development of more efficient and universal synthetic method of fluorinated heterocyclic molecules. The newly developed polyfluoroalkyl reagents in this project will provide a broader source of fluorine for the introduction of polyfluoroalkyl functional groups into organic molecules. Besides, the present method, which initiated with polyfluoroalkyl radicals as key intermediates, will provide a general synthetic method for the construction of diverse polyfluorinated heterocycles, and also pave a way for the design of new efficient reactions which involved the perfluoroalkyl radical processes.

氟代杂环化合物是小分子药物和其他生物活性分子的重要来源，然而这些分子却难以通过传统的方法获得。围绕氟代杂环分子合成这一国际热点问题，针对有机分子中多氟烷基官能团引入方法受限的重大挑战，本项目计划开展新型多氟烷基试剂的设计与合成研究，并探索基于不饱和键双官能团化策略的炔烃分子内环化/多氟烷基化反应，发展更加高效、普适的氟代杂环分子合成新方法。本项目发展的新型多氟烷基试剂的合成方法必将为有机分子中多氟烷基官能团的引入提供更为广泛的氟源，从而推动有机分子中含氟官能团引入反应研究跨上新的台阶。以多氟烷基自由基为关键中间体的炔烃分子内环化/多氟烷基化反应能够有效地解决多氟代杂环化合物的通用性合成问题。并且，该研究思路还能够为设计多氟烷基自由基参与的新反应提供广泛地借鉴。

含氟化合物是小分子药物和其他生物活性分子的重要来源，然而这些分子却难以通过传统的方法获得。围绕含氟分子合成这一国际热点问题，针对有机分子中多氟烷基官能团引入方法受限的重大挑战，本项目开展了基于自由基机理的探索，发展了自由基介导的烯烃、腙类化合物等不饱和键的氟烷基化反应，实现了氟烷基官能团的快速引入，为药物分子的氟烷基化修饰提供了可靠的路径。同时，在含氟分子多样性合成方面，我们开展了基于C-F键活化的三氟甲基官能团转化化学研究，实现了钯催化的脱氟/芳基化反应。此外，我们还开展了基于自由基机理的杂环化合物合成研究：（1）发展了可见光催化吡啶氮氧化物C2位选择性烷基化反应，利用此方法能够实现环吡酮的快速合成；（2）采用有机小分子光催化剂AcrH2，催化芳基重氮盐与芳基烯烃或炔烃，在乙腈为溶剂的条件下发生三组分反应，一步构建喹啉及四氢喹啉类化合物的方法；（3）利用电化学方法，实现邻芳基苯甲酸氧化/环化反应，绿色、高效构建芳香内酯类化合物。总之，我们开展的基于自由基机理的氟烷基化引入及杂环合成研究，实现了多种高附加值的分子的快速、简便合成，丰富了自由基化学领域的研究内容，为后续自由基反应的研究打下基础。