基于Kukhtin-Ramirez加合物的环化反应及插入反应研究

Development of phosphorus reagents-mediated new synthetic reactions is a fundamental task in organophosphorus chemistry. The Kukhtin-Ramirez adducts, a type of five-coordinate phosphorus compounds that are generated in situ via addition of three-coordinate phosphorus reagents to 1,2-dicarbonyl compounds, possess highly synthetic potential in organic chemistry for they can serve as the carbene surrogates due to their 1,1-dipole structural characteristics. Based on our preliminary results, this project aims to investigate the [1 + 4] annulations of Kukhtin-Ramirez adducts with electron-deficient (oxa/aza-) 1,3-dienes, and the inter- and intramolecular [1 + 2] annulations of Kukhtin-Ramirez adducts with electron-deficient double and triple bonds for construction of five- and three-membered cyclic compounds, respectively. Meanwhile, the insertion reaction of Kukhtin-Ramirez adducts with electrophiles will be investigated, which may provide a metal-free strategy of carbon-heteroatom bond insertion as well as new methods for building quaternary carbon centers. This project can not only develop a series of phosphorus reagent-mediated new synthetic reactions and afford new synthetic methodology for important molecules, but it will also reveal the new reactivity patterns of Kukhtin-Ramirez adducts and thereby enrich their application in organic synthesis.

发展磷试剂参与的有机合成新反应是有机磷化学的一项重要研究内容。由三配位磷与1,2-二羰基化合物加成形成的五配位磷化合物，即Kukhtin-Ramirez加合物，具有1,1-偶极结构特征，可作为卡宾等价物参与有机反应，具有重要的应用前景。在前期工作基础上，本项目拟系统研究Kukhtin-Ramirez加合物与缺电子(氧/氮杂)1,3-二烯烃的[1 + 4]环化反应、以及与缺电子双/叁键化合物的分子间及分子内[1 + 2]环化反应，实现重要五元及三元环衍生物的合成新方法；同时，还将探索Kukhtin-Ramirez加合物与亲电试剂的插入反应，发展一种无金属参与的碳-杂原子键插入的新途径，实现构筑季碳中心的新方法。本项目预期能够发展一系列磷试剂促进的有机合成新反应，提供重要分子骨架的合成新方法，并揭示Kukhtin-Ramirez加合物新颖的反应模式，促进其在有机合成中的应用。

根据本项目的研究目标和计划，我们探索了基于Kukhtin-Ramirez加合物的[1 + 4]、[1 + 2]环化反应和插入反应，实现了重要分子骨架的构建。主要包括：1）开发了Kukhtin-Ramirez加合物与缺电子共轭化合物如alpha,beta-不饱和酮、1,1-双氰基-1,3-二烯烃、N-酰基双氮杂烯烃的[1 + 4]环化反应，发展了重要五元环状分子如二氢呋喃、环戊烯胺/酮以及1,3,4-噁二唑的高效合成新方法，代表了Kukhtin-Ramirez加合物作为1,1-偶极体的新颖化学反应模式；2）发展了Kukhtin-Ramirez加合物参与的[1 + 2]环化反应，首次实现了两种不同羰基化合物间化学选择性的环氧化反应，提供了高效合成多取代环氧乙烷衍生物的新途径；3）首次探索了Kukhtin-Ramirez加合物对C-X键的插入反应，实现了有机磷促进下靛红对烯丙基/苄基卤代烃C-X键的插入，以高效汇聚的方式合成了3-卤3,3'-双取代羟吲哚衍生物，代表了无金属条件下C-X键插入的新途径以及高效构建季碳中心的新策略。上述研究成果的取得不仅为重要分子骨架的构建提供了新方法，还揭示了Kukhtin-Ramirez加合物新颖的化学反应模式，拓展了其在有机合成中的应用范围。此外，作为项目的延展性工作，还开发了多种其他类型的有机合成新方法。