含新导向基底物在碳-氢键活化和官能化反应中的应用

This proposal will design and synthesize a number of substrates, which containing azo and its derivatives, α，β-unsaturated compounds and small heterocyclic compounds as new directing groups in the C-H bond activation and functionalization. The new carbon-carbon and carbon-heteroatom bonds will be formed via ortho- or meta-directing group assisted C-H bonds,including C(sp2)-H and C(sp3)-H activation and functionalization. In addition, the established C-H functionlization can be used in the tandem reactions, as well as asymmetrical organic reactions. The reactions can also be applied in the synthesis of target molecules as potiential medicines and materials. The notable advantages of this proposal are novel directing groups, high efficiency of reaction, extraordinary reaction selecvitity, and environmentally friendly.

本研究项目设计含几类新导向基团的有机化合物，如含偶氮、α，β-不饱和化合物和含杂原子小环化合物为底物，实现经邻位或间位导向的C(sp2)-H和C(sp3)-H键活化和官能化反应生成新的碳-碳键和碳-杂键，进一步实现经导向C-H键活化的串联有机合成反应和不对称反应，并应用于具有潜在生物活性和材料物性的目标分子合成；扩大底物的广谱性，研究反应机理，力求实现反应的绿色化。

本项目以发展新型导向基团，通过过渡金属催化的C–H 键活化和官能化实现新一代有机化学物质的转化为目标而进行的系统研究。基于C–H 键的活化策略可以从简单的碳氢化合物为原料出发，缩短反应步骤，是最经济、最简洁和最高效的合成途径，符合现代绿色合成化学的发展方向。. 按照项目任务书，我们首次发现偶氮和氧化偶氮作为新型导向基团，通过过渡金属催化的Csp2–H 键活化/官能化系列反应，并应用于有机合成中；丰富N-氧化吡啶和N-氧化喹啉作为新型导向基团，实现过渡金属催化的C-H 键活化/官能化反应；利用无痕导向策略，发现ɑ-羟基酸和ɑ-羰基酸中的羧基作为导向基团和离去基团，实现钌催化的扁桃酸类化合物与丙烯酸酯经过邻位C-H键活化/烯基化反应-脱羧-环化串联反应和钌催化α-羰基酸与内炔的脱羧环化反应；同时研究了二芳基硝酮作为瞬时导向基团，实现的铑催化芳基硝酮与噁唑啉酮的胺基化反应，合成2-取代芳香醛的新方法。发展5类新型导向基团，建立40多种新有机合成反应并应用于目标有机分子的合成中，发展的新方法具有合成路线便捷、绿色高效等优点。. 首次报道了偶氮作为新型导向基，实现钯催化偶氮苯化合物与醛的邻位酰基化反应, 高产率生成2-芳酰化偶氮苯并实现吲唑骨架的高效构建。反应具有条件温和，底物具有广谱性，产率高等优点。论文发表于Org. Lett. 2013, 15, 620–623被SYNFACTS (2013, 9, 0484) Highlight 并被SCI论文引用119次。尔后研究了氧化偶氮作为一种导向基团，实现钯催化下它与ɑ-羰基酸的脱羧偶联反应，高区域选择性的得到酰基化的氧化偶氮产物。论文发表于Chem. Commun. 2013, 49, 9170–9172被SCI论文引用90次。. 项目共发表标有基金资助的SCI收录论文41篇（其中影响因子大于6.0 的期刊论文20篇），项目组成员在基金资助期间，34人次参加国内外学术会议，会议交流论文26篇；在国内外学术会议上做分组邀请报告8次，口头报告7次；获国家发明授权专利2项；举办中国化学会第14届全国有机合成学术研讨会。