过渡金属催化需氧偶联新反应及其合成应用

The development of transition metal-catalyzed new aerobic coupling reactions based on green, efficient and controllable academic principles, is not only a challenging research topic, but also one of the frontier hotspots in synthetic organic chemistry and green chemistry. On the basis of our previous work, we will continue to explore and deepen the research on the transition metal-, such as palladium-, copper-catalyzed oxidative coupling reactions with dioxygen as the oxidant. The emphasis will be placed on the new ways of selectively introducing oxygen, nitrogen, sulfur, phosphorus and other heteroatoms into the unsaturated hydrocarbons. Some new carbon-heteroatom bond forming modes will be studied in detail through the regulation of ligands and rational design of reagents, and some new aerobic coupling methods with applicability and diversity should be developed. The applications of these new methods in the synthesis of natural products, drugs as well as functional materials will be also studied. Besides, we will investigate the reaction mechanism and the key factors for the reaction selectivity control. This program provides not only access to the enviromentally friendly new methods for the construction of heteroatom-containing compounds with high selectivity, but also effecient and concise strategies for the syntheis of functional organic molecules, which will enrich the connotations of organic synthetic chemistry and green organic chemistry. The research is believed to have both scientific significance and potential practical value.

以绿色、高效、可控的理念发展过渡金属催化的需氧偶联新反应和新方法是具有挑战性的研究课题，也是当前有机合成化学和绿色化学的前沿热点之一。本项目将在前期工作基础上继续探索和深化以钯、铜等过渡金属催化氧气参与的氧化偶联反应，重点考察在不饱和烃分子中选择性引入氧、氮、硫、磷等杂原子的新途径，通过配体的调控和反应试剂的理性设计探索若干碳-杂原子键的形成新模式，发展更具普适性和多样性的需氧偶联新方法并应用于天然产物、药物分子以及新型功能材料的合成；运用先进技术与手段探索反应历程以及影响反应选择性的关键因素。项目的完成不仅将丰富有机合成化学和绿色有机化学的内涵，发展一些环境友好的高选择性构建杂原子化合物的新方法并获得过渡金属催化需氧偶联反应的规律性认识；还将为功能化合物的合成提供更多简洁高效的新策略。研究具有重要的科学意义和潜在的实用价值。

以绿色、高效、可控的理念发展过渡金属催化的需氧偶联新反应和新方法是具有挑战性的研究课题，也是当前有机合成化学和绿色化学的前沿热点之一。本项目在前期工作基础上探索和深化了钯、铜等过渡金属催化的氧化偶联反应，通过不同启动反应方式结合配体及底物官能团的导向作用，在不饱和键中选择性引入氧、氮、硫、硼等杂原子，发展了系列需氧偶联反应新方法；以功能为导向，对其杂原子化合物进行深度转化，并应用于若干活性分子核心骨架及新型功能材料的合成；同时对氧化剂、金属催化剂、底物之间的相互作用机制进行了探究，对于反应选择性的控制、影响杂原子定点引入的关键因素有了一些规律性的认识。项目执行期间，共发表标注项目基金号SCI论文16篇，包括Angew. Chem. Int. Ed.2篇、Chem. Sci.1篇、Org. Lett.3篇、Chem. Commun.2篇、Adv. Synth. Catal.2篇、Org. Chem. Front.1篇、J. Org. Chem.4篇、Org. Biomol. Chem.1篇，其中2篇研究论文以封面文章形式发表；申请中国发明专利5件；获教育部自然科学奖一等奖1项（2019年，排名第三），相关研究成果得到国内外同行的认可和关注。在人才培养方面，共培养博士研究生2人、硕士研究生5人，在读研究生2人获国家奖学金、1人获2020年广汽奖学金、1人获广东省化学会首届化学前沿青年学者研讨会最佳墙报奖；项目负责人入选2018年Chem Commun Emerging Investigators。本项目的完成，不仅发展了环境友好的过渡金属催化需氧偶联反应新方法，同时为杂原子功能化合物的合成提供了简洁高效的新策略，对丰富有机合成化学和绿色有机化学的内涵有一定的指导意义。