降冰片烯功能化离子液体介导的绿色远程C‒H芳基化反应研究

Transition metal catalyzed meta-C‒H functionalization is a challenge topic in C‒H activation. However, the substrates are mainly limited to (hetero)aryl compounds. In addition, the additional metal is indispensable in this catalytic system. In this topic, Norbornene functionalized ionic liquids is prepared as transient mediator to achieve interannular meta arylation under silver-free condition through Pd catalyzed cascade C‒H activation. The ultimate target is to establish a new general, green, recycle catalytic system, to investigate the reaction mechanism in ionic liquids, and to illustrate the key factors which have influence on the reactivity and regioselectivity. This protocol would develop the new application for ionic liquids, establish the new methodology for interannular meta-C‒H functionalization of fused (hetero)aromatic system. Our research will contribute to effective and atom-economic synthesize the important moleculars with biological activity and pharmaceutical interests.

过渡金属催化的远程C‒H官能化反应是C‒H活化领域研究的前沿热点和难点。目前研究主要集中在芳环间位C‒H键的转化，同时体系中一般需要额外金属添加剂（如银等）。针对稠环芳烃远程C‒H键的绿色转化这一富有挑战性的科学问题，本项目拟通过设计催化量的降冰片烯功能化离子液体作用体系，既发挥降冰片烯瞬时媒介的作用，又可以发挥离子液体的协同作用，在无额外金属添加剂的情况下，通过Pd催化的串联C‒H活化，实现稠环芳烃跨环间位的直接芳基化反应，建立一个通用，绿色、可回收的催化体系，高选择性的合成一系列新的5-位稠环芳烃衍生物，进而实现药物分子的高效合成。通过理论计算、实验研究等手段，阐明金属催化剂和瞬时媒介在离子液体中的作用机理。本项目的研究将有效拓展离子液体的应用范围，为稠环体系探索新的5位直接芳基化的途径，为相关药物分子的合成开辟一条新的道路。

该项目主要以功能化离子液体为研究对象，将其用于有机催化领域。主要开展以下几方面工作：（1）设计合成酸性离子液体，催化酮酸与芳胺的C-H环化反应，构建喹喔啉，通过离子液体的氢键作用稳定反应中间体，实现了水相室温反应。（2）以离子液体作反应介质，借助离子液体对金属催化剂的稳定和分散作用，高效实现了金属催化的杂环化合物选择性C-H官能化反应。（3）以硝基芳烃为氮源，通过与胺类化合物的氢转移环化反应构建喹喔啉，并合成了OLED功能分子。（4）开发了光和Sc催化的吲哚远程C5-H卤化反应，并进一步通过Suzuki偶联合成了C5芳基取代的吲哚。