通过分子内C-H键官能化合成几类杂环化合物的新方法研究

我们将利用分子内C-H键活化/C-X 键(X=N,O)形成这一新型策略，合成几类具有多种生物活性的杂环体系。这一策略与传统的方法相比，具有原子经济性、步骤短、易于多样化、条件温和等特点。具体体现在：1）原料中不需引入卤原子或类卤原子；2）不需要额外引入定位基团，分子内的杂原子既是定位基团，又是亲核试剂；3) 我们已经初步实现了以廉价低毒的铜为催化剂，以氧气或空气为最终氧化剂合成两类杂环体系；4）反应唯一的副产物是水，不产生含卤素的废物，是非常理想的原子经济性反应；5）我们首次发现了催化量的铁能极大地促进反应速度和提高反应产率。我们将在现有的工作基础上，结合文献的启示，细致筛选反应条件，将构建苯并咪唑[1,2-a]吡啶等八类具有广泛生物活性杂环体系。我们还将进一步拓展反应底物，并将这些化合物用于生物活性筛选。我们相信，这一快速、经济、高效的杂环化合物合成策略将在越来越多的杂环体系中得到应用。

含氮含氧杂环广泛存在于药物分子，功能材料和天然产物分子中。如何高效简洁地合成这些杂环化合物，一致成为科学家研究的热点问题。与传统的合成方法相比较，金属催化的碳氢活化方法因其具有原子经济性，环境友好，简洁高效等多种优点，被科学家广泛应用于杂环化合物的研究与合成。本研究项目取得了如下进展：（1）钯催化C-H键活化/异腈插入构建4-胺基喹唑啉衍生物；（2）钯催化C-H键活化/CO插入构建4(3H)-喹唑啉酮衍生物；（3）钯催化的吲哚碳酰胺化反应合成3-取代的酰胺吲哚衍生物；（4）以异腈为腈基源实现C-H腈化反应合成芳香腈化合物；（5）钯催化的C-H键活化/异腈插入实现环脒化反应构建喹唑啉衍生物；（6）铜/铁共催化的2-苯氨基吡啶衍生物C-H胺化反应合成苯并咪唑[1,2-a]吡啶；（7）Cu/O2体系催化的分子内氧化胺化反应合成3-醛基-咪唑[1,2-a]吡啶衍生物；（8）铜催化的邻芳基苯酚C-O键形成合成二苯并呋喃；（9）铜参与的邻苯基苯酚的碘化/环醚化反应合成二苯并呋喃；（10）以氧气为氧化剂，铜催化的分子内双定位关环反应合成二苯并呋喃；（11）以氧气为氧化剂，铜催化的2-氨基二苯甲酮分子内的C(sp2)-H胺化反应构建Acridone 衍生物；（12）利用原位产生的高价碘催化的N-芳基-2-氨基吡啶和N-芳基脒构建含氮杂环化合物；（13）高价碘参与的N-苄基-2-氨基吡啶脱亚甲基/C(sp2)-H环胺化串联反应构建含氮杂环化合物；（14）无过渡金属参与的重氮盐与异腈反应合成芳基酰胺; (15) 钯催化的异腈三组分插入反应合成吲哚酰亚胺产物。