钯催化C-H官能团化合成三氟甲基化合物的研究

The research of this project focus on the synthesis of trifluoromethyl-containing compounds. The C-H trifluoromethylation of heterocycles and compounds bearing directing group will be investigated by screening catalysts, ligands, oxidant and trifluoromethyl reagents(such as cation, anion and radical). The results may provide the approaches for the introduction of the trifluoromethyl group into a wide variety of organic compounds and the synthesis of unobtainable trifluoromethylated compounds. The C-H amination,olefination and arylation of trifluoromethyl-containing building blocks will aslo be investigated in order to extend their application scope. Some drugs and pesticides will be prepared using palladium-catalyzed C-H functionalization reaction, and the molecular structure of some drugs and pesticedes will be modified by incorporating trifluoromethyl group.The obtained results may be very useful and may provide concise and efficient route for the synthesis of drugs, pesticides and their intermediates.The mild and efficient catalytic systems for palladium-catalyzed C-H functionalization could provide new methods for the synthesis of trifluoromethyled compouds. The research of this project bears high theoretical value and will develope palladium-catalyzed coupling reaction.

本课题所涉及的工作是三氟甲基化合物的合成方法学研究。从常见的三氟甲基化试剂(正离子、负离子和自由基)出发，以含导向基团的化合物和杂环芳烃为反应底物，通过筛选催化剂、配体和氧化剂，来研究钯催化的C-H活化三氟甲基化反应。这些研究可以拓展有机分子中导入三氟甲基的方法，也可用于制备的一些通常难于合成的三氟甲基化合物。通过合成一些含导向原子的三氟甲基砌块，研究其C-H键氨化、烯基化、芳基化等官能团化反应，以拓展三氟甲基砌块的合成应用范围。利用上述钯催化C-H官能团化反应技术合成一些现有的药物和农药分子，或向一些医药和农药分子中引入三氟甲基，进行结构修饰。这些研究成果可以为一些医药和农药分子及其中间体的合成提供简洁的路线，具有潜在的应用价值。通过对钯催化C-H官能团化反应的研究，发展温和、高效的催化体系，可以拓展钯催化偶联反应的应用，为三氟甲基化合物的合成提供新的思路，具有较高的理论价值。

本项目主要对钯催化C-H官能团化反应展开了研究，旨在发展多种合成含三氟甲基化合物的合成方法。同时，在铜、铁、银催化的偶联反应及自由基参与的氧化偶联反应方面也开展了一些研究工作。从常见的三氟甲基化试剂和三氟甲基砌块出发，发展了多种钯、铜、铁催化的环化反应，并用于合成一系列的含三氟甲基的苯并呋喃、苯并异呋喃、苯并噻吩、喹喔啉、菲啶、萘、茚和茚酮等(稠)杂环化合物。在此基础上，拓展了上述反应的应用范围，发展了其他含硫、含氧、含氮（稠杂环）化合物的构建方法。并在自由基参与的C-H官能团化反应方面取得了一些成果。本项目的研究主要成果，在Chem. Comm., Adv. Synth. Catal., J. Org. Chem.等期刊上共发表学术论文20篇，其中影响因子大于4.5的9篇，一篇论文被著名期刊Synfacts重点推荐（Highlighted）。受本项目基金资助，1位项目组成员赴美国Scripps研究所合作交流。一位项目成员获博士学位，培养硕士研究生6人。并多人次参与国内有机化学学术会议。