高价碘催化的羰基邻位 Csp³-H 键的分子内胺化反应研究

(限3000 Characters)：Oxidative coupling reactions are important and contemporary transformations in organic synthesis. In particular, the oxidative construction of a new C-X bond from a C-H and an X-H bond (known as cross-dehydrogenative coupling, or CDC), without prior functionalization of one of the two reaction partners, is an efficient transformation that meets most of the requirements of modern and environmentally benign chemistry. Our research project aims to develop efficient method for the construction of a variety of diversified and highly stereoselective nitrogen-containing heterocycles in one step through intramolecular amination catalyzed by in situ generated hypervalent iodine reagent (by reacting of catalytic amount of an iodide and stoichiometric amount of an oxidant, such as hydrogen peroxide). Hypervalent iodine-catalyzed reactions have a lot of advantages, such as cost-effectiveness in term of catalysts, atom- and step-economy, milder condition, wider substrate scope, less waste generation, no metal impurities, etc. In addition, this reaction is carried out in aqueous phase, it will not cause harm to the environment. By this “green chemistry” approach, we will construct a series of diversified nitrogen-containing heterocycles with a broad range of biological activities. In addition, this method will be applied to optimizing the synthetic routes of some marketed drugs. A systematic study of this reaction will pave the way to its potential application in medicinal chemistry and chemical industry in the near further.

(限 400 字)：氧化偶联反应是现代有机合成的重要转化，特别地，脱氢氧化偶联反应从简单的 C-H 键和 X-H 键出发构建 C-X 键，底物分子不需要预活化，反应效率高且原子步骤经济，极大地契合了绿色化学的发展方向。我们计划利用现场生成的高价碘试剂（催化量的碘化物和当量的氧化剂反应，如双氧水等），通过脱氢偶联过程，来实现羰基邻位的分子内胺化反应，从而一步得到结构多样、立体选择性高、易于衍生化的含氮杂环化合物。高价碘催化的脱氢偶联反应普遍具有催化剂廉价、原子步骤经济、反应条件温和、底物适用范围广、反应废料少、无金属残留等诸多优点。同时，反应在水相中进行，不会对环境造成影响。利用这一“绿色化学”的方法，我们不仅能够构建一系列具有广谱生物活性的含氮杂环化合物，同时，还将该方法作为关键步骤，用于多个药物分子合成工艺的优化。对这一反应的系统研究，将为它在药物合成和化学工业方面的应用打下良好的基础。

氧化偶联反应是现代有机合成的重要转化，特别地，脱氢氧化偶联反应从简单的 C-H 键和 X-H 键出发构建 C-X 键，底物分子不需要预活化，反应效率高且原子步骤经济，极大地契合了绿色化学的发展方向。我们利用现场生成的高价碘试剂（催化量的碘化物和当量的氧化剂反应，如双氧水等），通过脱氢偶联过程，来实现羰基邻位的分子内胺化反应，从而一步得到结构多样、立体选择性高、易于衍生化的含氮杂环化合物。高价碘催化的脱氢偶联反应普遍具有催化剂廉价、原子步骤经济、反应条件温和、底物适用范围广、反应废料少、无金属残留等诸多优点。到目前为止，本课题已经完成了原位产生的高价碘催化的羰基邻位的分子内胺化反应，拓展了24个底物，并实现了卤化、烯基化、胺化、芳基化等多样性转化；完成了原位产生的高价碘催化的炔烃的分子内氧化胺化反应，拓展了20个咪唑并[1,2-a]吡啶的底物和4个吲哚嗪的底物，并实现了克级放大量实验，在对炔烃末端带强给电子基团如对甲氧苯基，噻吩环的底物拓展时只得到炔烃水合的产物，因此基本可以证明反应先发生水合然后再氧化环化，这一工作的实现有助于解开高价碘催化/促进炔烃氧化双官能化的反应模式。在项目的支持下，我们实现了高价碘促进的邻芳基异腈对于醛的插入然后环化反应，共拓展了22个底物，通过这一方法，能够快速方便地合成6-芳基菲啶类化合物；我们也实现了磷酸/磺酸高价碘促进钯催化的C-H键官能化反应，其中苄位的磷酸酯化拓展了25个底物，磺酸酯化拓展了18个底物，吡啶定位基团邻位羟基化14个底物。对这一反应的系统研究，将为它在药物合成和化学工业方面的应用打下良好的基础。