重氮化合物作为有效端氮亲电试剂在有机合成中的应用研究

Diazo compounds are important intermediates in organic synthesis and have been extensively utilized for the construction of a variety of natural products, drug molecules and complex compounds. In this field, diazo compounds are generally used as metal carbene precursors, 1,3-dipoles, and C-nucleophiles. In stark contrast, the utility of the electrophilic capability of their terminal nitrogen has rarely been studied and remains a formidable challenge. Based on employing diazo compounds as efficient N-terminal electrophiles, this project will carry out the nucleophilic addition reaction of various nucleophiles, especially for the unactivated sp3-hybridized carbon nucleophiles and sp-hybridized carbon/nitrogen nucleophiles, with diazo compounds employing organocatalysis, transition metal catalysis or combination of these approaches. On the basis of methodology development, we propose to realize diversity- and target-oriented synthesis for various important acyclic and cyclic nitrogen-containing compounds with protocols like functional group incorporation, transformation and transition-metal catalysis, et. al. This project will not only develop a new method for the construction of C–N and N–N bonds, but also establish a new, general and highly efficient strategy for the synthesis of a series of important acyclic and cyclic nitrogen-containing compounds. More importantly, this project will provide a new mind and method for the application of diazo compounds as efficient N-terminal electrophiles, open up a novel way to access the diversity of diazo chemistry and promote the development of diazo chemistry.

重氮化合物是一类重要的有机合成中间体，广泛应用于多种天然产物、药物分子以及复杂化合物的合成。目前对重氮化合物的应用研究绝大多数集中于用其作为卡宾前体、1,3-偶极体和碳亲核体。相比之下，利用重氮化合物作为端氮亲电试剂反应的研究极具挑战性，相关报道较为罕见。本项目拟以利用重氮化合物作为有效端氮亲电试剂为核心，通过有机碱、过渡金属或联合活化策略，实现多种亲核体，尤其是非活化sp3杂化的碳亲核体和sp杂化的碳、氮亲核体对重氮化合物端氮原子的亲核加成反应。在此基础上，结合官能团引入、转化以及过渡金属催化等策略，实现多样性导向合成，制备一系列重要的链及环状含氮化合物。本项目研究内容不仅发展了C–N和N–N键构建的新方法，建立了一种合成多种重要含氮化合物通用、简洁、高效的新策略，而且为重氮化合物作为有效端氮亲电试剂在合成中的应用提供了新思路和新手段，大大丰富了重氮化学的内涵，推动重氮化学的发展。

重氮化合物是一类重要的有机合成中间体，广泛应用于多种天然产物、药物分子以及复杂化合物的合成。目前对重氮化合物的应用研究绝大多数集中于用其作为卡宾前体、1,3-偶极体和碳亲核体。相比之下，利用重氮化合物作为端氮亲电试剂反应的研究极具挑战性，相关报道较为罕见。该项目在国家自然科学基金的资助下，以重氮化合物作为有效端氮亲电试剂，完成了多种活化和非活化的sp3-杂化的碳亲核体对其端氮原子的亲核加成反应，基本实现了项目预期的主要研究内容。在此基础上，对该项目研究内容进行了进一步深入和扩展，并取得较好的研究结果。具体研究成果如下： .1. 该项目实现了多种sp3-杂化的碳亲核体，尤其是非活化的sp3-杂化的碳亲核体对重氮化合物端氮原子的亲核加成反应。在此基础上，结合官能团引入、转化以及过渡金属催化等策略，实现了多样性导向合成，制备一系列重要的链及环状含氮化合物。 .2. 以异氰化合物、叠氮化合物、炔和3-氨基环丁烯酮以及它们相应的衍生物为起始原料，通过多种环化策略，制备了一系列咪唑、咔唑、异噁唑、顺丁烯二酰亚胺、1,3,4-噁二唑、吡唑、喹唑啉、呋喃、喹啉、吡啶并吲哚、吲哚并喹啉、二氢双苯并[b,g][1,8]萘啶、二氢苯并噁唑、异喹啉、苯并[d][1,3]二氮杂䓬、吡咯、噁唑、吡啶并吲哚、吲哚和 γ-内酰胺等多种杂环以及稠杂环类化合物。 .3. 在 Org. Lett., Org. Chem. Front., Chem. Commun., Adv. Catal. Synth., J. Org. Chem. 和 Chin. J. Org. Chem. 等国内/外知名杂志发表 SC I 论文 22 篇。项目团队成员多次参加全国有机化学领域学术会议， 并培养博士毕业研究生 3 名和硕士毕业研究生 8 名。