Cu催化的炔烃胺芳化反应研究

Alkenes are not only widespread in natural products or pharmaceuticals, but also very important chemical raw materials. The development of simple, efficient and new methods for the synthesis of poly-substituted alkene derivatives is significantly important. Aminoarylation of alkynes is one of the best approaches to build aryl-, amino-substituted alkenes. However, most of the reported catalytic systems for this reaction show a limited scope of substrates and only lead to nitrogen-containing heterocycles. Therefore, the development of a general strategy is highly appealing. Based on our previous work, in this project, we will try to realize the aminoarylation reaction of alkynes via the aminocupration of alkynes through the formation of N-Cu(III) species, which can be used to synthesize various aza-heterocycles (such as 1,2-benzothiazine-1,1-dioxides, indoles, pyrrolidines and piperidines) and poly-substituted alkenes. Furthermore, we will take the aminocupration of alkynes to amination/Nazarov cyclization of alkynes for the construction of indene derivatives.Lay the foundation for the developing a general method for the aminoarylation reaction of alkynes ultimately. Through the in-depth study of the reaction mechanism, the important roles of the Cu(III) chemical will be understood well, which will open a new door to copper-catalyzed organic reactions.

烯烃不仅广泛存在于天然产物或医药分子中，还是一类非常重要的化工原料。开发简洁、高效的合成多取代烯烃衍生物的新方法是值得关注的重要课题。炔烃的胺芳化反应是构建带有芳基和胺基取代烯烃的最理想方法之一。由于目前炔烃胺芳化反应底物的受限，产物仅为含氮杂环类化合物。因此，发展普遍适用的炔烃胺芳化方法令人期待。本项目拟在课题组前期工作的基础上，以形成N-Cu(III)物种的新方法为核心，开创炔烃的胺铜化过程来实现炔烃胺芳化，简洁高效地合成1,2-苯并噻嗪-1,1-二酮、吲哚、吡咯烷、哌啶等含氮杂环化合物和多取代烯烃衍生物。此外，还拟并将该策略用于炔烃胺化/Nazarov环合合成茚衍生物。最终建立一种普适性的炔烃胺芳化方法；通过对反应机制的深入研究，为Cu(III)化学的理解和应用奠定基础。

炔烃的胺芳化反应是构建带有芳基和胺基取代烯烃的最理想方法之一。由于目前炔烃胺芳化反应底物的受限，产物仅为含氮杂环类化合物。因此，发展普遍适用的炔烃胺芳化方法令人期待。本项目基于Cu(III)-N物种和Cu(II)-N•物种之间的氧化还原平衡，利用现场生成的氮自由基先对炔烃高选择性加成然后再芳化的策略，解除了环合的束缚，开创了全新的Cu催化的炔烃胺芳化反应:1)实现了芳炔和N-氟代双苯磺酰亚胺（NFSI）及醇的自由基胺化多官能团化反应，高效地合成了α-胺基-α-芳基酮、α-胺基-α，α-二芳基亚胺；2)利用羟基的导向功能，将胺芳化反应拓展到烷基炔烃，实现了炔烃和NFSI的胺芳化反应，直接合成了α-胺基-α，β-不饱和酮及α-胺基茚酮等化合物。在成功实现炔烃胺芳化反应的基础之上，利用自由基胺化策略，实现了Cu催化的烯烃和NFSI及N-羟基邻二甲酰胺衍生物的三组份的胺氧化反应，一步构建了1,2-氨基醇分子骨架；发展了无金属参与的酮的α-位碳氢键和酰亚胺的氮氢键之间的氧化偶联反应，高效合成α-氨基酮衍生物，还实现了铜-Selectfluor体系催化的无导向基存在的计量的芳烃和糖精的胺化反应，合成了苯胺衍生。本项目的研究，不仅为炔烃的胺芳化反应提供了新的方法，而且为碳氮键的构建提供了新的策略，也为新的含氮化合物的设计和合成提供了新思路。