过渡金属催化的饱和羰基化合物的脱氢/双官能团化串联反应研究

Transition-metal-catalyzed difunctionalization of alkenes have attracted enomous interest of organic chemist and witnessed rapid progress in recent years. However, the difunctionalization methods using saturated substrates as starting materials are rarely reported. Based on our previous research on dehydrogenative β-functionalization, this project would mainly focus on exploiting novel dehydrogenative α, β-difunctionalizations of saturated aldehydes, ketones and carboxylic acid derivatives via cascade transformations of alkene intermediates generated in situ by dehydrogenation. The transformations include dehydrogenative dioxygenation, diamination, aminohalogenation and aminotrifluoromethylthiolation etc. The challenge of this project is to achieve good compatibility and matching reaction rate of dehydrogenation and alkene difunctionalization. To achieve this goal, we would study the cascade transformations systematically, including rational design of catalyst, base, oxidant and other conditions. This dehydrogenative difunctionalizations, featuring easily available starting materials, simple synthetic route and low synthetic cost, have a significant academic value and application prospect.

近年来，过渡金属催化的烯烃的双官能团化反应取得了飞速的发展，成为有机合成化学领域的研究热点。但是，以简单易得的饱和化合物作为原料的直接双官能团化方法却鲜有报道。在之前发展的饱和酮脱氢性β-官能团化反应的基础上，本项目旨在发展新的催化体系，利用脱氢反应形成的烯烃中间体进行串联反应，以实现饱和醛、酮及羧酸衍生物的脱氢性α, β-双官能团化反应。我们将实现脱氢性双氧化、双胺化、胺卤化、硫三氟甲基胺化等类型的官能团转化。本项目的难点在于实现脱氢反应和烯烃双官能团化反应具有良好的兼容性和相匹配的反应速率。我们将对反应的催化剂、碱、氧化剂等条件进行合理的设计，系统研究该串联反应的规律，以期实现这一目标。该脱氢性双官能团化方法原料简单易得，有利于简化合成路径、降低反应成本，具有广阔的学术价值和应用前景。

近年来，过渡金属催化的烯烃的双官能团化反应取得了飞速的发展，成为有机合成化学领域的研究热点。但是，以简单易得的饱和化合物作为原料的直接双官能团化方法却鲜有报道。在之前发展的饱和酮脱氢性β-官能团化反应的基础上，本项目旨在发展新的催化体系，利用脱氢反应形成的烯烃中间体进行串联反应，以实现饱和醛酮及羧酸衍生物的脱氢性双官能团化反应。本项目发展了醋酸铜/TEMPO促进的饱和酮脱氢体系，原位形成苯基丙烯基酮中间体，诱导羰基γ-位碳氢键活化，实现了远程碳氢键的直接胺化反应，串联环化反应合成取代呋喃，苯胺类化合物。通过该策略，实现了一步反应即可合成带有4个甚至5个官能团取代苯环类骨架结构。控制实验揭示了醋酸铜催化的饱和酮脱氢机理，以及对甲苯磺酸催化的烯酮中间体转化过程。该脱氢性双官能团化方法原料简单易得，有利于简化合成路径、降低反应成本，具有广阔的学术价值和应用前景。