高价碘试剂氧化作用下构建碳-碳键合成苯并杂环化合物的新方法研究

本项目研究内容立足"有机高价碘试剂在有机合成中的应用"这一研究领域，拟运用有机高价碘试剂发展苯并杂环化物新的合成策略、开发新的合成方法：设计了一系列带有酰胺和羧酸酯结构单元的底物类型，选择合适的高价碘试剂作用下的氧化条件，研究通过运用"氧化偶联构建碳-碳键的策略"来合成苯并杂环化合物（N-取代吲哚酮类化合物、苯并呋喃-2（3H）-酮类化合物、N-取代喹啉-2-酮类化合物和4-取代香豆素类化合物），力求阐明反应的机理，解决Nair等人未能解决的研究构想，为有机高价碘试剂在杂环化合物中的应用提供更多的反应实例支持。目前，我们前期实验结果（质谱和1H NMR）初步表明α位具有酯基的N-芳基酰胺类底物（A1）可在PIFA/甲苯/回流条件下得到环合的N-取代吲哚酮类化合物（B1），从而在实验层面上初步证实了所设计反应的可行性。

运用“高价碘试剂介导的氧化偶联构建碳-碳键”的策略，我们开发了一种合成3-羟基吲哚-2-酮以及螺环吲哚酮类化合物的新方法。以N-芳基氨甲酰基乙酸酯类化合物为原料，在高价碘试剂PhI(OCOCF3)2作用下成功实现了碳（sp2）–碳（sp3）键的氧化偶联，同时在产生的吲哚环的3位引入一个羟基，合成了3-羟基吲哚2-酮类化合物。当反应底物中的酯基被酰N-芳基胺替换时，得到了螺环吲哚酮类化合物。这一研究成果发表Org. Lett.上该文章还先后被著名方法学数据库Methods in Organic Synthesis Database收录，被著名文摘数据库ChemInform作为亮点文章重点推介。当反应底物中的酯基被替换成羰基时，在相同的反应条件下只能在羰基的α位引入一个羟基而不能发生氧化偶联。将这一羟基化的产物用浓硫酸处理之后，就能很好的得到环合后的3-羟基喹啉酮类化合物的新方法。这部分工作发表在J. Org. Chem.上，该文章也被ChemInform重点推介。此外，按照研究计划，针对N-芳基丙烯酰胺类化合物的研究发现，在高价碘试剂PhI(OCOCF3)2和lewis酸的作用下，该类底物可以在发生氧化偶联构筑碳-碳键的同时发生1,2-芳基迁移，该工作发表在Org. Lett. 上，同时被ChemInform重点推介。在本项目的资助下，共发表包括5篇Org. Lett. 和3篇J. Org. Chem. 在内的16篇高水平论文，申请6项国家专利，获得授权专利2项，其中有12篇是关于高价碘介导的有机杂环化合物的合成方法学研究，为相关杂环化合物的合成提供了新的合成思路和方法，也为进一步深化高价碘化学的理论基础研究，拓展其应用前景提供了更多的实际参考。在本项目资助下共培养硕博研究生共12名，本科生12名。