多功能中元环炔的开发与应用

Alkyne is one of the most important functional groups in organic chemistry owing to its versatile synthetic utility. Thus, the alkyne function is widely in organic chemistry, material chemistry, pharmaceutical chemistry etc. Medium-sized alkyne ring is one of the most difficult subject in the organic chemistry, owing to the entropy constraint during the ring cyclization. Comparing to the linear alkyne (180o of alkyne angle), the angle of medium-sized alkyne is bent, which cause the highly chemical reactivity towards a nucleophile. In the last decade, the cyclic alkynes have been developed in the field of bioimaging and molecular probe, and became one of the most popular topic today. With the development of medium-sized cyclic alkyne chemistry shows strong conections to the organic chemistry of synthetic methodologies, biological chemistry, as well as the chemistry of pharmaceutical. Herein, our study of this subject shows great important significance in chemistry field. . We plan to study of this subject in following two parts:.1).Utilize the coordination behavior of cobalt and alkyne, and develop a efficient methodologies for construction of heteroatom embedded medium-sized cyclic alkyne..2).Further develop the muti-functional medium-sized cyclic alkyne, and applied in the field of bioimaging and molecular probe.

炔类（碳，碳三键）是最基础却非常重要的官能团，其片段广泛存在于有机化学，材料化学，药物化学等领域中。中元环炔的合成是有机化学中最难合成的一类化合物之一，至今化学家仍然致力于追求高效的合成该类化合物。由于中元环炔的三健的弯曲的，而非传统的180度直链，因此该类化合物具有极高的反应活性。近十年来，此类化合物被开发应用于生物成像，和分子探针领域，成为新的热点。我们团队对这类化合物进行研究，为我国的化学事业特别是基础应用化学事业做出一定的贡献具有十分重要的现实意义。.我们计划从以下两个部分研究多功能中元环开发与应用。.1）.研究利用Co与炔烃配位的作用，高效的构建含有杂原子中元环炔的方法。.2）.研究中元环炔多功能化，并将其应用于生物成像领域。

本项目资助期间，成功的合成了一系列的Strained 中元炔,包含拥有N原子的八元炔，以及含有trans-烯烃和炔的中元环。在我们的研究中,发现N原子的八元炔拥有极高的反应活性可以实现无铜点击反应。另外我们首次设计并合成含有trans-烯烃和炔的中元环，该类化合物具有动态的平面手性特征，并且发现温度与平面手性特征强弱成反比，温度越低平面手性的特征越强，稳定越高平面手性的特征越弱。此外我们还trans-烯烃和炔的九元中元环具有极高的反应活性，不能稳定存在常温条件下，其自身会发生Cope重排。另外合成出来的双氮九元炔DBCO可以通过一系列Anti-addition反应转化成具有平面手性的trans-环烯烃，同时双卤素取代的trans-环烯烃拥有极其稳定的平面手性；另外DBCO还可以通过NIS/Acid体系得到结构独特的八元环缩环产物。在另一方面,通过对最初的生物显影设计思路进行微调, 我们又合成了一系列近红外荧光材料(NIR-I II), 并将这些NIR-I荧光材料巧妙的设计成检测单线态氧，乙烯，次氯酸(HClO)的近红外荧光探针。NIR-II区的染料可以与聚己酸内酯材料结合，再通过3-D打印获得生物可降解支架用于非侵害的可活体显影实验。