新型稀土金属有机串联反应及其在有机合成中的应用

主要目标是发展若干种新型稀土金属有机化合物与不饱和有机分子的双加成反应，希望通过这些新型稀土金属有机基元反应的研究，能够更深层次揭示稀土金属有机化合物的反应特性和潜在的催化性质，找到串联活化C-H键或E-H键(E = 杂原子)的新策略。具体研究内容包括基于配体的N-H双插入反应、由稀土-配体键插入反应和相继氢迁移异构化反应构建的间接C-H活化、双金属驱动的连续插入反应等，预期将找到几种能有效控制稀土有机化合物进行串联反应的新方法。由于这些新反应的原理设计有别于传统的稀土金属有机反应，借助该方法有望实现对一些过去难合成化合物的合成或改进现有的技术路线。所有这些将为发展稀土有机化合物的合成方法和拓展稀土在有机合成中的应用探明新方向，具有重要的理论意义和实用价值。

该项目取得的主要研究成果是（1）开拓性研究了碳化二亚胺、烯酮和酮插入稀土-茂配体键反应及其相继氢迁移和脱质子反应，发展了从简单茂基稀土配合物直接合成单(双)功能取代茂基稀土配合物的方法。（2）阐明烯酮和酮能选择性地插入茂基和茚基（芴基）混配稀土有机化合物的η5-稀土-茚基键和η5-稀土-芴基键，为深入了解茚基和芴基稀土配合物的反应特性，特别是发展茚配体和芴配体的修饰方法奠定了基础。（3）发现异氰酸酯能选择性地双插入吡啶胺基稀土配合物的N-H键，并阐明了该反应具有可逆性。（4）设计合成了首例吡唑基硼和有机膦配体混配的稀土金属有机化合物，结果显示，这类化合物与异氰酸酯反应时，随着反应计量的不同，可以分别选择性的得到单插入和双插入产物；而异硫氰酸酯反应只能分离到单插入产物。此外，还能有效催化 PhNCO环三聚。（5）发现通过连续腈基插入金属-氮键和相继的氢迁移异构化反应，能够实现腈基双插入N-H键，为原位构建4-喹唑啉取代氨基配体提供一种有效方法。进一步，还成功地设计出硅胺基稀土配合物催化的邻氨基苯甲腈与其它各种腈的交叉环化反应，为4-氨基喹唑啉衍生物合成提供一种简便的新方法。（6）发现与稀土金属配位的邻氨基苯甲酰胺双阴离子配体能与异氰酸酯分子发生连续加成/环化反应，形成喹唑啉二醇配体。利用该反应原理，成功设计了一系列稀土催化的功能取代胺与异氰酸酯、异硫氰酸酯、碳化二亚胺和二硫化碳的环化反应。（7）首次实现了利用非氧化/还原机理的金属催化有机叠氮化合物与炔烃的1，3-偶极环加成反应，高选择性地生成1,5-二取代1,2,3-三氮唑。（8）探索了利用不饱和C-C键和C-N键交叉插入稀土-配体键为关键步骤设计催化反应，成功地实现了稀土硅胺基化合物催化的炔丙基胺与腈及端炔与两当量的异氰酸酯的连续加成/环化反应。（9）拓展研究了铜盐和铁盐促进的联硫与官能团化炔烃的亲电环化、与N-杂环的亲电取代反应、与官能团化偕二卤代烯烃的偶联/环化/（亲电取代）反应，以及苄醇与炔烃的亲电环化反应等，为烃硫基取代碳（杂）环化合物、单(多)取代萘和菲、多取代茚、苄基取代异香豆素等的合成提供了的新方法。