过渡金属催化α官能化烷基自由基参与的环化反应研究

Recently, Organic radical reactions and transition-metal catalysis are frontier areas in organic chemistry. However, Combining the two areas to explore new synthetic methodology has only been paid attention to in recent years. Among various types of radical reactions, the radical cyclization is one of the most important approaches to construct cyclic compounds. However, classic radical cyclizations usually requires stoichoimetric amount of Sn-H (or Si-H) as the reductants or excess amount of high valent metal salts as the oxidants. Applying transition metal catalysis in radical cyclization would aviod the use of thoes enviromental unfriendly reagents. This project will focus on the transition metal catalyzed cyclization of α-functionalized alkyl radical with multiple bonds,and will be carried out follwing these aspects: 1.Transition metal catalyzed radical cyclization of α-halocarbonyls with alkenes or alkynes; 2. Mechanistic study on the radical generation between α-halocarbonyls with transition metal catalysts; 3.Transition metal catalyzed oxidative radical cyclization of α-CH containing carbonyls with alkenes or alkynes. The innovation of this project is the utilization of both α-functionality and the carbon radical as the reactive sites in cyclizations.

近年来，自由基反应和过渡金属催化的反应是有机化学发展较为热门的两个领域，然而，由过渡金属催化与自由基反应相结合所开辟的新的合成方法学近期才被重视。在众多的自由基反应中，环化反应是构建各种重要的单环以及多环化合物最常用、最有效的手段。传统的环化反应体系中往往需要加入当量的Sn-H（Si-H）类化合物作为还原剂或者是过量的高价态金属盐作为氧化剂。以过渡金属作为催化剂可以避免以上不足，满足现代社会对绿色化学的要求。本项目拟采用过渡金属作为催化剂实现α-官能化的烷基自由基与多重键的自由基环化反应，并拟从以下几点展开：（一）开展过渡金属催化的α-卤代羰基化合物与烯烃或炔烃的自由基环化构建五元环化合物；（二）开展α-卤代羰基化合物与金属作用产生自由基的机理研究；（三）开展α-CH的羰基化合物与烯烃或炔烃发生氧化自由基环化反应构建五元环化合物。项目的创新之处在于将α官能团也作为反应位点参与到环化反应中。

在众多的自由基反应中，环化反应是构建各种重要的单环以及多环化合物最常用、最有效的手段。本项目拟采用过渡金属作为催化剂实现了α-官能化的烷基自由基与多重键的自由基环化反应，并且发展了多种合成杂环的方法。完成以下三点内容：（1）完成了廉价过渡金属催化的α-卤代羰基化合物与烯烃、炔烃或者芳环的自由基环化反应；开展α-卤代羰基化合物与金属作用产生自由基的机理研究；实现了廉价过渡金属催化的C-H，N-H，S-H等与烯烃、炔烃的自由基偶联反应。（2）完成了过渡金属催化苯胺以及衍生物的羰基化反应构建环状化合物；（3）光催化的脱氢氧化偶联构建杂环，并通过同位素标记实验、在线红外等手段详细研究了该类反应。在该项目执行期间，积极开展工作，顺利完成了该项目。