钯催化的亚胺基化环化反应用于构建杂环化合物的研究

This research proposal aims to develop highly efficient method for the construction of structurally diversified heterocycles through palladium-catalyzed isocyanide insertion as a key step, followed by annulation with various functionalities inbuilt in isocyanide. The palladium(II) species used for isocyanide insertion could be generated by oxidative addition of electrophiles to palladium(0), Pd(II)-catalyzed C-H activation, etc. The intramolecular functionalities which react with the imidoyl palladium(II) intermediate include nucleophilic heteroatoms or carbons, allenes, (hetero)arenes, and so on. Therefore, the types of heterocycles constructed by applying this highly efficient bond-forming strategy could be fruitful, and the substituents on these scaffolds are well diversified. This imidoylative annulation reaction has been successfully applied to the synthesis of oxazole and phenanthridine derivatives. Baesd on these results and our experiences on isocyanide chemistry, the scope of the functionalized isocyanides and palladium(II) species will be fully explored. In addition, enantioselective imidoylative annulation reactions, directing toward the synthesis of two class of non-aromatized heterocycles, will also be studied.

本研究计划以钯催化的异腈迁移插入为关键步骤，形成的亚胺基钯中间体再和异腈分子内的各种官能团反应而关环，从而构建各种杂环化合物。异腈迁移插入前的二价钯中间体可以通过多种途径产生，如亲电试剂对零价钯的氧化加成，二价钯对C-H键的活化等等；异腈分子内的官能团不仅可以是具有亲核性的杂原子或碳原子，也可以是联烯、芳环等等，因此通过这一策略构建的杂环化合物不仅杂环种类丰富，取代基多样性高，而且成键效率高。利用这一策略我们已成功合成了多取代的噁唑,菲啶等衍生物。在此前期工作的基础上，我们将进一步拓展所构建杂环的种类和取代基的类型。我们还将进行手性配体控制的不对称亚胺基化环化反应研究，合成两类手性的非芳构化的杂环化合物。

本项目在执行期间，按照原计划进行，以钯催化的异腈迁移插入为关键步骤，形成的亚胺基钯中间体再和异腈分子内的各种官能团反应而关环，从而构建各种杂环化合物。通过这一策略构建的杂环化合物不仅杂环种类丰富，取代基多样性高，而且成键效率高。利用这一策略我们已成功合成了多种多样的杂环化合物，取得的成果如下：（1）钯催化的分子内Csp2-H键亚胺基化反应合成菲啶等杂环化合物；（2）铜促进的α-异腈酸酯与苯并噻唑的扩环反应；（3）利用官能化异腈通过分子内亚胺化Heck反应合成吖庚因类衍生物；（4）钯催化的亚胺环化构建β-咔啉衍生物；（5）利用邻叠氮芳基异腈通过铜催化的串联反应合成1,2,3-三氮唑[1,5-a]喹喔啉骨架衍生物；（6）钯催化的碳氢键胺亚胺化反应合成氮杂环化合物；（7）利用去对称化策略合成含季碳不对称3,4-二氢异喹啉衍生物；（8）利用亚胺基自由基脱氮环化反应合成2-取代苯并咪唑衍生物；（9）实现了首例钯催化的基于异腈插入的不对称碳氢键活化反应合成平面手性二茂铁吡啶类化合物；（10）通过配体调节的钯催化的选择性碳氢键活化/亚胺基环化反应。项目共发表SCI论文26篇。