钌络合物催化的炔类化合物内型环异构化反应及相关反应研究

On the basis of the endo-cycloisomerization of alkynols catalyzed by the novel tetradentate ligand coordinated ruthenium complex, this project would further investigate the endo-cycloisomerization of a series of alkynes incorporating other nucleophilic groups, and develop the catalytic reactions to generate the α-substituted cyclo-alkenes via the one-pot cycloisomerization added with base and electrophiles. Moreover, based on the known mechanism for the reaction of ruthenium complex with alkynes, this project would develop a series of ruthenium complexes catalyzed synergistic reactions and cascade reactions, through the reactions of the catalytic intermediates with the intramolecular or intermolecular active groups. This protocol would greatly multiply the ruthenium complexes catalyzed reactions and generate the complicated heterocycle structures via one pot reactions, which would provide new strategies and methods for the total synthesis of the natural products and the synthesis of the drug compounds.

根据申请人前期所发展的新型四齿配体钌络合物催化的炔醇内型环异构化反应，本研究项目将进一步探索含有别的亲核基团的炔类化合物的内型环异构化反应。并通过加入碱和亲电试剂，进一步将炔醇内型环异构化反应发展为新的可以一锅合成α-取代环烯化合物的催化反应。另外，基于已经探明的四齿配体钌络合物与炔基反应的机理，利用催化反应的活性中间体进一步与分子内或分子间的活性基团反应，发展出一系列钌络合物催化的串联催化反应和协同催化反应，大大拓宽钌络合物催化的反应类型，并可一锅生成结构复杂的杂原子多环或稠环分子结构，为天然产物和药物分子的合成提供新的策略和方法。

本研究项目首先合成了项目负责人前期所发展的新型四齿配体钌络合物，在此基础上进行了钌络合物和其它过渡金属催化剂催化的具有较高催化活性和选择性的炔醇类化合物的环异构化反应及相关反应的研究。利用炔醇化合物的环异构化反应以及所获得烯醚化合物与一系列不同试剂反应，非常高效地获得了一系列在药物分子和天然产物分子合成中具有潜在用途的骨架，合成得到了各种各样的杂环化合物。另外，本项目还进行了过渡金属络合物催化的炔类化合物的C-H活化反应及相关反应的研究。通过各种炔烃化合物和一系列不同试剂反应，经由C-H活化反应得到了一系列在药物分子和天然产物分子合成中具有潜在用途的骨架，生成了一系列杂环化合物。本项目还进行了过渡金属络合物催化的炔醇类化合物的环异构化/C-H活化串联反应，探索出了能兼容路易斯酸和过渡金属铑络合物的共催化体系，在无水条件下，高选择性地得到了萘并二氢呋喃。在含有水的条件下，高选择性地得到了螺环缩酮。另外，本项目还进行了在过渡金属表面进行的有机反应，将表面Ullmann反应扩展到氯代芳烃，首次在金属表面实现了氯代芳烃的C-C键偶联反应；并且在Pd催化的条件下实现了烯烃化合物与溴苯化合物的高选择性Heck反应。本项目负责人作为通讯作者发表了标注本项目的SCI论文30篇，其中影响因子大于4的有 25篇，包括Angew. Chem. Int. Ed. 1篇。在本项目执行期间，项目负责人于2015年6月入选了上海高校特聘教授（东方学者），并培养毕业博士生6人，硕士生1人。