过渡金属催化肟类化合物的偶联反应研究

Exploring new reactions by transition metal-catalyzed methods is one of the most important research areas in organic chemistry. Over the past decades, much progress has been made in transition-metal catalyzed transformations based on alkenes, alkynes, aldehydes, ketones, amines, halides, organometallic reagents, and C-H bonds as substrates. Many of these reactions have been widely used in organic synthesis. Oximes and their derivatives are valuable synthetic building blocks. They are well-known fruitful candidates for the Beckmann rearrangement reactions to prepare amides or for the dehydration reactions to produce nitriles. However, new reactions based on oximes and their derivatives as substrates have been rarely reported in modern organic chemistry. Therefore, exploring new reactions based on oximes and their derivatives is very important research area in organic chemistry because of their academic and scientific significance. In this program, we will investigate the homo-couplings and cross-couplings of oximes and their derivatives in detail in the presence of palladium, copper, or rhodium catalysts. The program will mainly focus on exploring the new reactions for nitrogen-containing compounds formations based on oximes and their derivatives as substrates, investigating the reaction conditions and mechanisms, and studying the new chemical properties of oximes and their derivatives. This program aims at extending the applications of oximes in organic synthesis and exploring the new research areas of transition-metal catalyzed reactions.

过渡金属催化的有机合成新反应、新方法研究是有机化学中最重要的研究领域之一，近年来，过渡金属催化基于烯、炔、醛、酮、胺、羧酸、卤代物、金属试剂等各种官能团或各种碳氢键为底物的有机合成反应研究已取得巨大的进展，但是基于肟类化合物（肟、肟醚、肟酯等）为底物的有机合成新反应研究却非常有限。因此，研究过渡金属催化基于肟类化合物的新反应具有重要的学术意义和科学价值。本项目将在钯、铜、铑等过渡金属催化下，深入研究肟类化合物的自偶联以及与各类偶联试剂的交叉偶联反应；开发肟类化合物的化学性质，探索以肟或其衍生物为原料合成多种含氮化合物的有机合成新方法；并详细考察这些反应的反应条件、重要反应中间体及反应机理，总结反应规律，拓展肟类化合物在有机合成中的应用范围和过渡金属催化的研究领域。

过渡金属催化的有机合成新反应、新方法研究是有机化学中最重要的研究领域之一，近年来，过渡金属催化基于烯、炔、醛、酮、胺、羧酸、卤代物、金属试剂等各种官能团或各种碳氢键为底物的有机合成反应研究已取得巨大的进展，但是基于肟类化合物（肟、肟酯等）的有机合成新反应研究却非常有限。2010年，申请人曾率先开展铜催化肟的偶联反应研究，并取得了一些可喜的研究结果，包括铜催化肟的还原酰化合成烯酰胺、铜催化肟酯与醛的环化合成多取代吡啶等。2012年，国家自然科学基金委批准资助《过渡金属催化肟类化合物的偶联反应研究》的面上项目，项目编号NSFC-21272183。.在项目基金支持下，申请人对铜、铁、钌等过渡金属催化肟、肟酯等的偶联反应开展了系统深入的研究。先后发展了（1）铜催化酮肟还原酰化合成碘代烯酰胺，铜催化酮肟与醚、偶氮二甲酸酯等的碳氧键偶联反应，铜催化酮肟酯自偶联、与烯烃或吡啶的碳氮键偶联环化等反应；（2）发展了铁催化酮肟酯与三级胺α碳或醛基碳的碳氮键偶联环化反应；（3）发展了钌催化酮肟酯与DMF甲基的偶联环化反应。申请人通过氘代实验、控制实验、捕获反应中间体等手段阐明了上述反应的单电子反应机理，揭示了过渡金属催化肟类化合物偶联反应的机理和规律。这些系列研究发展了过渡金属催化肟类化合物的新反应类型，为多取代吡咯、吡啶、吡啶并咪唑等重要含氮杂环的合成提供了新的方法，拓展了肟类化合物在有机合成中的应用。.该项目资助下，发表基金标注论文33篇，包括J.Am.Chem.Soc.（1篇）、Angew.Chem.Int.Ed.（1篇）、ACS Catal.（2篇）、Org.Lett.（8篇）、ChemComm（3篇）、GreenChem（2篇）、Chem. Eur. J.（2篇）、J. Org. Chem.（3篇）、Adv. Synth. Catal.（1篇）、Sci. China Chem.（1篇）等。培养博士生1名，硕士生5名。项目资助下项目负责人荣获优秀青年科学基金（2016年度）、中国化学会青年化学奖（2015年度）、Thieme Chemistry Journal Award（2016年度）等奖励和荣誉。