重氮参与的醇α-C(sp3)-H官能化反应研究

C-H functionazation is an important approach to construct carbon-carbon bonds and it always presented one of the hottest topic in organic synthesis. One of the most effective ways to form a carbon-carbon bond is C-H functionalization with diazo compounds. Alcohol is one of the most important organic compounds in nature, and achieving α-C(sp3)‒H functionalization of alcoho is very significant in organic synthesis, pharmaceutical synthesis and structure modification. Traditionally, the direct C-H functionalization of menthol with diazo compounds foucus on the transition-metal catalytic O-H bond insertion of alcohol with diazo compounds by the transition metal complexes, but direct C-H functionalization of methanol have not been reported. The project is oriented the goals of atom economy and sustainable development, developing visible-light-catalyzed directed α-C(sp3)-H functionalization of alcohol, developed a series of novel C-H functionalization reactions, and exploring the intrinsic reaction mechanism. At the same time, the multicomponent reaction can be realized by capturing the intermediate. Furthermore, we can achieve the asymmetric catalysis with chiral ligands, and apply for the synthesis of drugs and bioactive molecules.

碳‒氢键官能化反应是有机合成中构建碳‒碳键的一种重要途径，一直以来是有机合成化学研究的热点之一。重氮参与的碳‒氢官能化是形成碳-碳键很有效的方法之一。醇作为自然界重要的有机物之一，实现其α‒位的直接C(sp3)‒H官能化反应在有机合成、药物合成以及结构修饰中有着非常重要的意义。传统的重氮对醇的官能化主要集中在过渡金属催化的氧‒氢键插入反应，而对醇α-位直接的碳‒氢官能化未曾报道。本项目面向原子经济性和可持续发展的指导目标，拟发展可见光催化重氮参与的醇α‒位直接C(sp3)‒H官能化反应，开发出一系列新型的碳‒氢键官能化反应新方法，探索内在的反应机理；同时通过对反应中间体进行捕获，可以实现多组分串联反应；进一步使用手性催化剂，实现该类反应的不对称催化，为药物、生物活性分子的合成提供支持。

发展价廉易得、灵活多变的绿色催化技术是有机化学研究的主要目标之一。通过本项目的实施，我们首次发展了以甲醇为C1源，廉价金属钴催化的酰胺α-羟甲基化反应，实现了一系列β-羟基酰胺类化合物的合成，并成功应用于常用药物托品酰胺的合成中，并提出了可能的反应机理；首次实现了可见光诱导下，无金属参与的硫酚、苯并三氮唑与重氮选择性S-H以及N-H插入反应，为重氮化合物的应用提供了新的反应途径；创新性的实现了可见光诱导下偶氮苯类化合物的氢酰化以及转移氢化反应，合成了一系列官能化的偶氮苯类化合物。本项目的实施，不仅符合绿色化学和可持续发展的要求，在有机合成方法学上具有重要的科学价值，而且对制药工业以及甲醇、重氮、偶氮类化合物的应用和可持续发展都有潜在积极意义。