廉价金属催化杂环化合物的绿色合成研究

The green and efficient synthesis of heterocycles is a hot topic in organic synthesis and pharmaceutical chemistry. In recent years, the transition-metal catalyzed radical cyclization has become one of the most important methods for synthesis of heterocycles. However, many of previous works need to use strong oxidants which suffer drawbacks such as complex reaction system and low atom economy. This project aims to develop inexpensive-metal catalyzed radical cyclization under redox-neutral conditions, to synthesize heterocycles in high efficiency, selectivity and atom economy. The main contents including: 1) Use inexpensive metals as catalyst and simple active halides as raw materials to develope moderate radical cyclization system; 2) Add appropriate radical trapper in moderate radical cyclization system to synthesize heterocycles and improve the radical cyclization reaction system; 3) Further research on the rule of radical generation and cyclization; 4) Screen drug activity for the obtained heterocycles. This project could develop new methods and technologies of transition-metal catalyzed radical cyclization, enlarge the organic synthetic chemistry and green chemistry, but also promote lead drug discovery and development.

杂环化合物的绿色、高效的合成是目前有机合成化学以及药物化学的研究热点。近些年来，过渡金属催化的自由基环化反应成为了合成杂环化合物非常重要的手段之一。但目前所报道的大部分工作都需要使用强氧化剂，使得反应普遍存在反应体系复杂、原子经济性不高等不足。本项目旨在开发廉价金属催化的氧化还原中性条件下的自由基环化反应体系，实现杂环化合物高效率、高选择性、高原子经济性的合成。主要研究分四部分：1)以廉价金属为催化剂，以简单活泼卤代物为反应原料，开发温和的自由基环化反应体系；2)在自由基环化反应体系中加入合适的捕捉试剂得到杂环类化合物，并对自由基环化反应体系进行完善；3)进一步研究自由基生成及环化规律；4)将得到的杂环化合物进行药物活性的筛选。项目的完成不仅可以发展过渡金属催化自由基环化反应的新方法、新技术，丰富有机合成化学和绿色有机化学的内涵，还将为先导药物的发现与研发起到推动作用。

在过去的一个世纪，化学药物的使用大大的延长了人类的寿命，成为了人类的健康与发展不可或缺的重要部分。但是现有的药物远远无法满足人们的需求。有机合成化学是化学制药的源头，可以提供大量结构新颖的先导化合物。喹啉以及砜基都是药物化学中的优势骨架，因此，通过发展新的合成方法来合成结构新颖的喹啉以及砜类化合物有可能可以发现具有药物活性的先导化合物。本项目主要研究了以2-甲基喹啉以及亚磺酸钠作为底物，以绿色化学为导向，发展了绿色的合成方法，合成了一系列喹啉以及砜类化合物，包括烯基喹啉、羟基喹啉、喹唑啉、吡咯并[1,2-a]喹喔啉、苄基砜类化合物、β-羰基砜等。我们通过高通量筛选发现部分化合物具有抗肿瘤以及抗流感病毒的活性。项目的完成不仅为喹啉以及砜类化合物的绿色合成提供了新方法，还为药物先导化合物的发现与研发起到了推动作用。