钯催化Csp2-H键活化/卡宾插入反应构建季碳中心

Transition metal-catalyzed C-H activation and functionalization, which can avoid the "preactivation" process of the substrate in the traditional cross-coupling reaction, has become one of the hot topics in organic chemistry owing to its high efficiency and atom economy. In recent years, delectable achievements have been made in palladium-catalyzed aromatic Csp2-H activation. However, the researches of construction quaternary carbon centers based on this methodology are less reported. Base on our previous experience and the literatures from home and aboard, this proposal intends to design a series of palladium-catalyzed aromatic Csp2-H activation/carbene insertion reaction to develop a highly efficient and atom economic way for the construction of quaternary carbon centers. This project will rich and develop the palladium-catalyzed Csp2-H activation in theory and provide the experience for the development of new transition metal-catalyzed C-H activation for the construction of quaternary carbon centers. Furthermore, we expect that this novel transformation could be applied for the synthesis of nature products and drug moleculars, which contain quaternary carbon centers. Therefore, the project on the palladium-catalyzed aromatic Csp2-H activation/carbene insertion reaction for the construction of quaternary carbon centers has significant scientific research value.

过渡金属催化C-H键活化官能团化避免了传统偶联反应中原料的预活化过程，符合原子经济性、步骤经济性等原则，是有机化学研究的热门领域之一。近几年，钯催化芳烃Csp2-H键活化研究取得了诸多可喜的进展，但是通过此方法构筑季碳中心的研究却鲜有报道。本项目拟在国内外同行工作的基础上，结合项目小组的研究基础，设计一系列钯催化芳烃Csp2-H键活化/卡宾插入反应，发展高效、原子经济性的构建季碳中心的方法学。本研究将从理论上丰富、发展钯催化Csp2-H键活化体系，为后续设计过渡金属催化C-H键活化构筑季碳中心提供研究经验；同时期望将此策略应用到含有季碳中心天然产物及药物分子骨架的合成中。因此，开展钯催化芳烃Csp2-H键活化/卡宾插入反应构筑季碳中心的研究具有丰富的科学内涵和重要的研究价值。

首先，我们报道了钯催化N-对甲基苯磺酰腙与烯基碘代物的串联反应，通过此方法我们以较好的收率和选择性合成了烯丙基砜化合物。该反应的机理：钯卡宾的迁移插入反应得到烯丙基钯中间体，此中间体被N-对甲基苯磺酰腙在碱的作用下分解产生的亚磺酸盐捕获，最终得到烯丙基砜化合物。在先前的钯催化N-对甲基苯磺酰腙的偶联反应中，亚磺酸盐作为一种副反应物。而在我们的反应中，由腙生成的亚磺酸盐作为了亲核试剂参与了反应。.第二，通过钯铜共催化酰胺C-N键活化/脱羧/杂环Csp2-H活化反应发展了一种合成2-芳基恶唑衍生物的新方法。该反应官能团兼容性较好，以较好的收率得到了2-芳基恶唑衍生物。此方法可将易得的酰胺以及酰胺的前体羧酸转化为更有价值的化学品。 .第三，我们通过膦亲电环化反应的策略合成了3-膦酰基苯并呋喃类化合物。该反应在温和、无金属的环境中通过膦正离子诱导完成。该反应能够放大到克级，而且产率较好。另外，我们将得到的磷氧类产物进行还原，得到膦类化合物，它能够与金属钌和钯形成配合物，可作为其他重要化学反应的潜在配体。.最后,以偕二氟环丙烷为底物，我们报道了钯催化多取代氟苯Csp2-H键烯丙基化反应，通过该反应以较好的收率以及选择性合成了2-氟烯丙基多取代氟苯。该反应高效、高选择性、底物范围广、官能团兼容性好。该策略提供了一条有用效的、简易的途径来合成在药物化学和材料科学中有应用价值的2-氟烯丙基多取代氟苯。