杂原子参与的1,n-烯炔[2+2+m]自由基环化串联反应合成多杂多环化合物新方法学研究

The contents of this application include:.(1) Heteroatom-centered radical-initiated [2+2+m] radical tandem annulation of 1,n-enynes..(2) Heteroatoms serve as nucleophiles or radical acceptors to terminate [2+2+m] radical tandem annulation of 1,n-enynes..(3) Precisely controllable chain tandem annulation reactions..(4) Studies on the mechanisms and the applications in synthesis..Among this research, the applicant is going to discover new phenomena and rules of the [2+2+m] radical tandem annulation of 1,n-enynes with heteroatoms which rely on the design and synthesis of substrates, including enynes, attack reagents, nucleophiles or radical acceptor reagents, and radical initiator systems (e.g. oxidant systems, Lewis acid/ligand systems, and single-electron transform reagents), thereby offering highly efficient, selective and green methods for the construction of polyherteropolycycles. Moreover, new radical functionalization methodologies and 1,n-enynes tandem annulation methodology will be established through the polyherteropolycyclic skeleton-containing natural products and pharmaceuticals induced the design and synthesis of substrates, which will promote the development of both free radical chemistry and heterocycle synthesis chemistry, and provide theoretical guidance for applications in synthesis and industries.

本申请拟开展的内容包括：.（1）杂原子自由基引发1,n-烯炔[2+2+m]环化串联反应；.（2）杂原子作为亲核试剂或自由基受体试剂来终止1,n-烯炔[2+2+m]环化串联反应；.（3）精准可控类链式环化串联反应；.（4）反应机理研究及其在有机合成中应用。.研究中，拟重点通过反应底物包括烯炔、进攻试剂，亲核试剂或自由基受体试剂、自由基引发体系（氧化体系、Lewis酸/配体体系和单电子转移试剂等）等设计和筛选，发现杂原子参与的1,n-烯炔[2+2+m]自由基环化串联反应的新现象和规律，发展出高效、高选择性和绿色的多杂多环化合物新方法和技术。并且以某些含多杂多环骨架的天然产物和药物合成为导向设计反应底物，从而发现新的自由基官能团化方法学以及1,n-烯炔环化串联反应方法学，促进“自由基化学”和“杂环合成化学”的发展，并为该方法和技术在合成和工业领域的应用实现提供理论指导。

不饱和烃环化串联反应，尤其1,n-烯炔[2+2+m]环化串联反应，是构建不同类型杂环化合物、多杂多环化合物和全碳环化合物等环状化合物最为重要的方法之一，具有高原子经济性、步骤经济性和选择性，已经广泛应用于天然产物、药物、农药和功能材料的合成及其工业化。然而，1,n-烯炔[2+2+m]环化串联反应主要集中在过渡金属催化策略，“m原子单元”范围局限于一些活泼化合物例如CO、卡宾及不饱和烃等等，而且过渡金属催化剂体系相对昂贵。因此，急需发展新型1,n-烯炔[2+2+m]环化串联反应来促进其在合成中应用。.针对上述问题和挑战，本项目主要研究内容围绕1,n-烯炔[2+2+m]自由基环化串联反应前沿领域，系统研究了1,n-烯炔[2+2+m]自由基环化串联反应的新现象和机理，包括：（1）硫杂原子和碳原子参与的1,n-烯炔[2+2+m]自由基环化串联反应新方法学；（2）新型过渡金属催化1,n-烯炔环化串联反应；（3）不饱和烃（炔烃和烯烃）转化串联反应新方法学；（4）C-H氧化官能团化反应。取得了如下成果：.（1）发现了基于自由基策略的硫杂原子参与1,n-烯炔[2+2+m]环化串联反应的新现象及其规律，通过使用现代分析跟踪技术和同位素效应实验等手段捕捉反应中间体，揭示并阐明了反应本质，从而建立了条件温和、高效、高选择性的1,n-烯炔自由基环化串联反应方法学；以此为基础，发展出不饱和烃（烯炔、炔烃和烯烃）自由基转化新反应、过渡金属催化不饱和烃转化新方法和其它一些新反应，为开展下一步极具挑战的原创性新研究奠定了基础；.（2）合成出了一系列杂环化合物，尤其一些含多杂多环单元的天然产物和药物及其骨架。为一些天然产物和药物合成缩短路线提供了新方法，从而提高合成效率和降低成本，获得了高活性的药物及其中间体；.（3）共发表高质量论文69篇，申请10项具有自主知识产权的专利，共培养10名博士研究生（其中已毕业6名）和13名硕士研究生（其中已毕业10名）。