铁盐催化的（串联）环化-偶联反应研究

Given its low price, non-toxicity and environmentally benign character, which often offers notable advantages in terms of sustainable chemistry, iron catalysis represents hence an attractive alternative to other commonly used transition metals. However, judging from the explored research, the iron-catalyzed organic reactions still have a long way to go. In this proposal, we are planning to make a detailed study on the iron-catalyzed tandem reaction (radical cyclization then cross-coupling), which concerns on the the preparation of the precursors of indane derivatives,indoline derivatives and benzofuran derivatives, and the reaction condition optimization for the synthesis of the target molecules. The study on the Mass analysis, control experiments and the kinetic research of the reaction speed, will tell us some evidence of the possible mechanism. Furthermore, the proposed protocol will be applied to the synthesis of some potentially pharmaceutically and biologically interesting molecules, the synthesized compounds will be subsequently submitted for pharmaceutical and biologycal analysis. The proposed methodology might be of high practical value for modern chemistry and chemical industry, and might pave an efficient route to the synthesis of a number of potentially pharmaceutically and biologically active molecules.

由铁盐催化的有机反应近年来已经受到了有机化学家们的高度重视,这是因为相对传统过渡金属催化剂而言,铁盐的成本更低,对环境更加友好,而且保存更为方便。但是总体来说,铁催化的反应依然还有很大的发展空间。本项目拟对铁盐/碘代异丙烷体系催化的有机镁试剂参与的串联反应展开研究,对适合该催化体系的底物进行筛选,并且对反应条件进行全面的优化,合成该串联反应的产物(如二氢茚类、吲哚啉类和苯并呋喃类衍生物)；结合质谱分析，通过对比实验及动力学实验，进一步对该类型反应进行机理探索；最后，将该方法应用于具有潜在药学活性分子的合成中，并对这些分子进行初步的药学和生物学活性筛选。本课题对于扩展铁催化的反应领域，发展新的有机合成方法，具有重要的理论意义，同时，对化学工业界也有重要的参考价值。

本项目拟采用铁盐催化串联（环化-偶联）反应合成一些有潜在的药学活性的分子。前期的研究中，我们在尝试了一系列的铁盐催化剂后发现反应情况并不理想，后期的研究发现，部分钯催化剂对该反应有一定的促进效果。当以PEPPSI为催化剂时，当带有远端双键的卤代苯的烃基上没有取代基时，所得的结果较好，环化偶联产率可以达到85%；但是，当远端双键的卤代苯的烃基链上有取代基时，该反应的选择性就受到了影响。我们也对底物的适用范围进行了初步的拓展，结果表明，此条件对底物的适用性一般，混合产品的分离难度较大。. 在后来的关联研究中，我们发现，以邻羟基苯胺或邻卤苯胺为起始物，在过渡金属（Cu或者Pd）作用下，可以和一系列二甲基氨基二硫代甲酸苯酯、二甲基氨基硫代酰氯进行串联反应，生成相应的串联环化产物。我们推测，该反应经历两步：第一步为取代苯胺在碱性条件下生成芳基硫脲；第二步为芳基硫脲在碱性条件下异构化为芳基异硫脲，进而发生串联关环反应（脱除H2S或者HCl）生成相应的苯并恶唑（产率：70%-92%）或者苯并噻唑衍生物（产率：75%-91%）。以芳基硫脲为起始物的邻位导向C-H活化的氧化偶联反应研究表明，碘苯可以作为一种有效的添加剂促进该氧化偶联类型的串联环化反应（产率：74%-89%）。. 本项目由从铁盐着手研究芳环的（串联）环化偶联反应出发，在进行条件筛选和课题延伸中，我们也开发了过渡金属盐（铜盐或者钯盐）催化的（串联）环化偶联反应。该项目为一系列有潜在药学活性的苯并杂环类（二氢化茚类、吲哚啉类、苯并恶唑类、苯并噻唑类）化合物提供了有借鉴意义的合成方法。