钌催化对位碳氢键官能团化反应的研究

Highly regioselective functionalization of C–H bonds to construct complex organic molecules is an important and attractive process in synthetic chemistry. In the last ten years, various approaches to realize the ortho- or meta-C-H functionalization have achieved a tremendous development. However, the highly regioselective realization of para-C-H functionalization reactions still has few examples. In this project, a ruthenium complex enabled para-selective C-H functionalization reaction has been disclosed. Further studies revealed that the substrates of aniline, phenol, indoline, tetrahydroquinoline and N-contained heterocycles protected by directing groups all can provide the para-selelectively functionalized products under the assistance of ruthenium catalyst. The application of this new developed strategy in synthesis of drugs or bioactive compounds will be performed under the supporting of this new founding. Finally, we will develop a kind of ruthenium promoted para-selective C-H activation reactions, which would provide a direct pathway to accomplish the para-selective C-H functionalization reactions.

高区域选择性实现碳氢键官能团化反应，是碳氢键活化反应的重点,其中，选择性实现苯环上对位碳氢键官能团化反应，迄今为止，还没有高效的策略，远远落后于苯环上邻位和间位碳氢键官能团化反应的发展。本项目拟发展一类钌催化剂诱导的苯环对位碳氢键官能团化反应，推动苯环对位碳氢键活化反应的发展。首先，根据本课题组最近发现的特戊酰苯胺对位二氟乙酸乙酯化反应原理，解决苯胺、苯酚、吲哚啉、四氢喹啉、和其它苯并杂环类化合物中心原子对位碳氢键活化的问题；其次，探索成键反应类型，建立一类具有普适性的钌催化苯环对位碳氢键官能团化反应体系，形成相应的模板反应；最后，将这类反应应用到药物分子合成和改性中，推进碳氢键活化反应在实验室和工业中的应用。.. 本项目发展的钌催化苯环对位碳氢键官能团化反应体系，将填补碳氢键活化这一研究领域的空白，属国际学术前沿，具有重要的科学研究意义。

区域选择性碳氢键官能团化反应为合成多取代的芳香族化合物提供了一种直接、高效的手段。然而对位碳氢键官能团化反应相关报道一直较少，因此发展简洁、高效的新方法，直接实现对位碳氢键官能团化反应，将开拓新的方向,进一步推动该领域的发展。本项目支持下，发展了环钌化策略，瞬态配位调控策略，以及弱相互作用策略实现芳香族化合物高对位选择性碳氢键官能团化反应。通过改变环钌化配位中心原子地配位能力，实现苯胺类以及芳酮肟醚类化合物对位二氟乙酸乙酯化反应；首次提出瞬态配位调控策略，实现芳酮类、苯甲酸酯类、含氮杂环等化合物的对位氟烷基化反应；通过分子间氢键作用，实现芳胺类化合物对位选择性三氟甲基化反应。这一系列研究成果为对位选择性碳氢键官能团化反应开拓新的研究方向。