基于亚胺自由基的分子间串联环化构建含氮杂环研究

Cyclization of active nitrogen-centered radicals is one of the important strategies for the synthesis of N-heterocycles. However, most studies in this field focused on one-bond-forming reactions, the examples of iminyl radicals involved cascade cyclizations are very rare, especially intermolecular reaction. Radical addition to nitrile is an approach for generating iminyl radicals, and provide great opportunities for the formation of carbon–carbon and carbon–heteroatom bonds. In this proposal, some novel iminyl radicals involved intermolecular cascade cyclization reactions will be developed for the synthesis of N-heterocycles. Improving the reaction efficiency, expanding the substrate scope, and exploring reaction mechanism will be carried out. Our work will supply the experimental and theoretical basis for this research fields.

氮中心自由基的环化是构建含氮杂环化合物的一个重要策略。该领域中，亚胺自由基参与的串联环化反应研究发展缓慢，尤其是分子间的串联环化。本项目根据这类反应研究较少、类型单一、体系不环境友好等现状，结合自由基对氰基加成产生亚胺自由基的过程有着能形成新的化学键、能导入新的官能团等特点，有针对性的设计多活性位点的氰基底物，发展一些亚胺自由基参与的分子间串联环化反应。通过对反应体系的建立和机理的探索，进一步深入理解和研究这类反应，为其在构建复杂含氮杂环的应用中提供一定的实验依据和理论基础。

氮中心自由基的环化是构建含氮杂环化合物的一个重要策略，但亚胺自由基参与的分子间串联环化反应研究较少。我们设计和发展了一些亚胺自由基参与的分子间串联环化反应，构建了含氮杂环化合物。实现了烷基腈与N-邻氰基芳基丙烯酰胺的[2+2+1]环化反应，建立了高效合成吡咯[3,2-c]喹啉类化合物的新方法；实现了N-邻氰基芳基丙烯酰胺与过氧化二异丙苯、特戊醛、氯代烷烃的串联反应，构建了甲基、叔丁基、多氯甲基取代的喹啉二酮和α-芳基-β-多氯甲基取代的酰胺；实现了2-氰基-3-芳基衍生的N-芳基丙烯酰胺与α-羰基酸、甲苯、醚、硫醚、醇、以及不活泼烷烃的串联环化反应，高效合成了含有羰基的吡啶并[4,3,2-gh]菲啶衍生物；实现了包含碳碳双键断裂的N-邻氰基芳基丙烯酰胺的自由基环化反应，构建了氨基取代的喹啉酮；实现了烯烃的氧/二氟甲硫基化和氨/二氟甲硫基化反应，构建了含有二氟甲硫基的异噁唑啉和吡唑啉化合物；实现了铜催化下炔酸、叠氮和芳基硼酸的三组份，以及炔、叠氮、硒/硫化钾和环氧乙烷的四组份串联环化反应，合成了5-芳基取代、5-β-羟基硒和β-羟基硫取代的1,2,3-三氮唑；实现了炔酸的脱羧氧/烷基化和氧/酰氧基化反应，构建了γ-二酮、γ-酮腈和α-酰氧基酮化合物。在本项目的支持下，我们在Org. Lett.，Org. Chem. Front.，Adv. Synth. Catal. 等期刊上共发表了SCI论文12篇。相关工作为串联反应研究领域提供了一定的实验依据和理论基础。