炔烃选择性催化环化反应体系研究

The objectives of this research project are to extend the application of alkynes in the synthesis of the functionalized cyclic compounds and to develop the atom-economic or high atom-efficient synthetic methods for heterocyclic compounds, and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH). In this project, in the presence of transition-metal complexes, the new cycloaddition of arylated 1,3-butadiynes with anilines or diaryl acetylene will be investigated to construct N-heterocyclic compounds and PAH, as well as N-hetero-PAH in one-pot manner. The cycloaddition of 1,4-pentadiynes with hydrogen-heteroatom bond to provide the efficient synthetic routes for the formation of O-, N- and Si-heterocyclic compounds will be also studied in detailed. In addition, the thermal and photovoltaic properties of the synthesized PAH and N-hetero-PAH will be studied to further design and synthesize the practical organic functional materials. In order to optimize the efficiency and selectivity of catalytic reactions, the structural effects of catalysts and ligands, the effects of solvents and reaction temperature on the catalytic activity as well as selectivity will be detailed examined. This research project can not only develop the new and selective synthetic methods for a variety of cyclic compounds via the cycloaddition of diynes, but also enrich the alkyne chemistry and catalytic synthetic chemistry.

以拓展炔烃在催化合成官能团化环状化合物中的应用，建立原子经济性或高原子利用率合成杂环和稠环的催化反应体系为目的，在过渡金属配合物催化剂存在下，设计和研究芳基取代1,3-丁二炔与芳胺或二芳基乙炔的加成环化反应，建立合成含氮杂环，稠环以及含氮稠环的一锅多步串联新催化反应体系；研究1,4-戊二炔与氢-杂原子键的加成环化反应，建立含氧、氮、硅等杂环的新催化合成法。研究合成稠环和含氮稠环分子的热、光电物理性质，结合所设计的合成策略，进一步设计和优化稠环分子的结构，研究和探索其作为有机功能材料分子应用的可能性。开展催化剂金属和配体结构，催化反应体系组成与催化反应效率以及反应选择性之间的匹配关系的研究。发展基于二炔为原料的高选择性催化环化反应的新方法学，丰富和发展炔烃化学和催化合成化学。

本项目是以拓展炔烃在催化合成官能团化杂环和稠环中的应用为目的，设计和研究了一系列炔烃参与的环化反应，建立了高原子利用率合成含氮杂环和稠环的有效合成方法。具体取得的研究结果包括：(1) 研究了芳基取代的1,3-丁二炔与伯胺的加成/环化反应，建立了KOH/DMSO体系催化吡咯衍生物的合成方法；(2) 研究了KOH/DMSO催化1,3-丁二炔合成五元杂环三聚体，并研究其结构与体外抗肿瘤细胞增殖活性之间的关系；(3) 研究了Rh(III)催化芳基取代四唑与内部炔烃的环化反应，建立了多取代2-氨基喹啉衍生物的有效催化反应体系；(4) 金配合物催化炔丙胺与醛的环化反应，建立了2,5-二甲基吡嗪衍生物的有效合成方法；(5) 银盐催化丙炔胺与炔烃的高化学选择性环化反应合成吡啶和吡咯衍生物；(6) 氮杂环卡宾铜催化(2-乙炔基)苯甲醛对甲苯磺酰腙与末端炔烃的环化反应合成吡唑并[5,1-a]异喹啉；(7) 醋酸钯催化二芳基乙炔的二聚反应合成苯并亚甲基环戊二烯衍生物；(8) 质子酸促进邻-炔基苯乙酮与邻-炔基苯甲醛的交叉二聚反应合成䓛衍生物；(9) 硫酸铜催化邻-炔基苯乙酮衍生物与芳胺的环化反应合成胺基萘衍生物。该项目所取得的研究成果丰富和发展了炔烃化学和催化合成化学。