高价碘试剂介导下通过串联反应构建杂环化合物的新方法研究

Hypervalent iodine chemistry is gradually becoming an important research area of organic synthetic chemistry. Based on the previous work achieved by the applicant's research group, this project is devoted to the development of novel synthetic strategies and methods for the construction of the potentially bioactive heterocyclic compounds mediated by hypervalent iodine reagents: (1) developing a novel method for the synthesis of a series of structurally novel spiro heterocyclic compounds, including spiro[indoline-2,1'-isoindoline]-3,3'-diones B, spiro[isoindoline-1,3'-isoquinoline]-1',3,4'- triones L and its analog N, through the novel oxidative cascade reactions mediated by hypervalent iodine reagent; (2) screening a series of chiral hypervalent iodine reagents and carrying out study on the enantioselectivity of this novel oxidative cascade reaction; (3) Based on the novel oxidative cascade reactions, designing and accomplishing the construction of a series of non-spiro compounds, including polycyclic compounds Q and S as well as the biologically important heterocyclics U-W. At present, our preliminary experimental work has corroborated with reliable results that diarylacetylene substrate A1 can undergo the PIFA-mediated oxidative cascade reaction to give the desired target product (the structure of compound B1 has been undoubtedly established by X-ray crystal analysis), which proved by the experimental results that the study on the proposed projectss and its related application is reasonable and feasible.

高价碘化学已日渐成为有机合成化学的一个重要研究领域。本项目拟在申请人前期工作基础上，继续运用高价碘试剂来发展具有潜在药理活性的杂环化合物合成的新策略、新方法：（1）开发一类高价碘试剂介导下经新型串联反应过程合成螺[吲哚啉-2,1'-异吲哚啉]-3,3'-二酮B、螺[异吲哚啉-1,3'-异喹啉]-1',3,4'-三酮类化合物L及其类似物N等一系列结构新颖的螺杂环化合物的新途径；（2）筛选一系列手性高价碘氧化剂，研究相关串联反应在手性高价碘试剂介导下的立体选择性；（3）基于此新型串联反应，设计并研究合成多环化合物Q和S及具有潜在药理活性的杂环化合物U-W等一系列杂环化合物。目前，前期的基础工作已经以可靠的实验结果（产物B1结构已由X-ray单晶衍射确定）证实了二芳基乙炔类化合物A1可在高价碘试剂PIFA介导下发生氧化串联反应，在实验层面上证实了所设计课题及其相关应用研究的合理性及可行性。

近年来，有机高价碘试剂被广泛地应用于现代有机合成化学中，是有机化学较为活跃的研究领域之一。研究开发有机高价碘试剂介导的新型有机合成反应，不但可以开发绿色环保的转化途径，还有望高效合成由其它方法难以实现或不容易获得的化合物，进而推动和发展有机合成方法学。文献调研表明，国内外关于有机高价碘试剂介导下通过形成两个或两个以上键的串联反应构建杂环化合物的相关文献较少见。因此，研究开发高价碘试剂介导的新型氧化串联反应，并将其应用于具有潜在药理活性的含氮杂环化合物的合成具有重要的研究价值。.本项目运用“有机高价碘试剂介导下的新型氧化串联反应”的策略，开发了合成一系列有机螺杂环化合物和非螺环化合物的新方法。其中，以易得的N–甲氧基–2–磺酰氨基–2’–氨基甲酰基二苯乙炔类底物，在高价碘试剂PIFA的作用下，实现了分子内炔键的氧化双胺化反应，共获得了4类结构新颖的螺杂环化合物。进一步研究发现，当以2-磺酰胺基-N-苯丙炔酰胺为底物，高价碘试剂为氧化剂时，通过串联反应合成了一系列结构新颖的2-螺伪吲哚酮类化合物。只通过一步反应便实现了C(sp2)‒C(sp)和C(sp2)‒N键的级联构建，同时引入了羰基氧原子。此外，按照研究计划，以5-（N-甲基苯胺）-3,5-二羰基类化合物为底物，以mCPBA作为氧化剂，通过有机手性高价碘试剂的诱导和氧化先后经由C-O键氧化偶联和C-C键氧化偶联的中间体，得到了具有一定的立体选择性的螺呋喃吲哚2-酮类衍生物。开发了一种手性芳基碘介导的螺吲哚呋喃2-酮类化合物的不对称合成的新方法。我们还研究了PIDA介导下二芳基炔类化合物的反向羧化胺化反应合成了非螺环化合物，该反应经历三氟化硼乙醚催化的选择性内酯化反应，得到六元内酯中间体；然后在PIDA的介导下，该中间体可分别经由两种路径合成两类结构新颖的杂环化合物。在本项目的资助下，共发表包括6篇Org. Lett.、12篇Adv. Catal. Syn.、1篇Chem.-Eur. J.和6篇J. Org. Chem 在内的SCI论文36篇，申请国家专利3项。