并环型功能化1,2,3-三氮唑衍生物的选择性碳-氢活化构建策略研究

1,2,3-Triazole derivatives have been widely useded in thefields of pharmaceuticals, pesticides, and materials. The design and synthesis of these compounds are attracting much attentions recently， but also limited in the constructing methods, structure type, and its diversity.C-H activation strategy is one of the rapidly developing research hotspot, owing to its facile manipulation, high efficiency,less waste,and great challenge for its harsh conditins and limited application. This project intends to build kinds of fused functionalized 1,2,3-triazole derivatives through the method of selective C-H activation strategies. The project will design substrates of 1,5-disubstituted -1,2,3-triazole containing a reactive site in the substituent on 5 position of the triazole ring. To this bond of the site, selective activation of the C-H bond in 4 position of the triazole ring or that in the substituent on 1 position of the triazole will occur. Thus, new C-C or C-hetero bond will form, generating different types of fused functionalized 1,2,3-triazole derivatives. It could not only expand the application of C-H activation,but also enrich the structure type of the heterocyclic compounds, providing more objects for study in other fields. We will also take out experiments about the relevant mechanisms to explore the character of this inert bond. The project possesses both important social significants and high academic values.

1,2,3-三氮唑衍生物已广泛应用于医药、农药、材料等领域，该类化合物的结构设计及合成正引起国内外广泛关注，但其构建方法、结构类型及其多样性仍为有限。碳-氢活化具有操作简便、效率高、三废少等优点，是当前有机合成领域发展迅速的研究热点之一，同时也面临反应条件苛刻、应用有限等挑战，亟待发展。本项目拟利用碳-氢活化方法构建并环型功能化1,2,3-三氮唑。设计在5号位含有目标反应位点的1,5-二取代-1,2,3-三氮唑底物，通过该位点分别与杂环4号位碳-氢键或1号位取代基上的碳-氢键发生选择性碳-氢活化，相应形成4、5位及1、5位并环型功能化1,2,3-三氮唑，实现多类别并环型功能化1,2,3-三氮唑的碳-氢活化构建方法。本项目可进一步丰富该类杂环化合物结构类型，为其它领域提供更广泛的研究对象，同时对碳-氢活化机理进行探索，研究该惰性化学键的本质及其反应特性，具有重要的社会意义及学术理论研究价值。

1,2,3-三氮唑及其衍生物至今在自然界尚未发现，其合成方法研究尤为重要。Michael最早于1893年发现有机叠氮化合物和末端炔烃可发生热环化，得到二取代1,2,3-三氮唑衍生物，但无区域选择性。直到2001年，Sharpless发现一价铜可以高效地催化这类环加成反应，专一地生成1,4-二取代1,2,3-三氮唑衍生物，这是三唑化学史上的重要里程碑。随后1,5-二取代1,2,3-三氮唑区域选择性合成也获得了突破。近些年，该类化合物尤其并环型结构在医药、农药、材料等领域发挥着越来越重要的作用，但该类化合物结构复杂，其结构多样性及高效合成仍然面临着挑战。本项目主要设计了含有不同反应位点的1,2,3-三氮唑底物，通过分子内偶联反应，获得了不同类型的并环型三氮唑目标结构。主要实现了以下4类产物构建：a)三唑环1号位及5号位芳基邻位含有碳-卤键的1,5-二取代1,2,3-三氮唑底物，在醋酸钯催化下，通过碳-碳偶联得到三唑并菲啶类结构15个（收率最高达95%），同时，该底物在邻菲罗啉催化下也可以获得相同结构；b) N(1)芳基邻位含羟甲基的1,2,3-三氮唑，在溴化亚铜催化下获得了1,2,3-三唑环并噁嗪类产物16个（收率最高86%）；c) N(1)芳基邻位含羧基的1,2,3-三氮唑在硝酸银催化下得到1,2,3-三氮唑环并内酯18个，反应在室温下即可顺利进行，收率最高78%；d) 1-（2-胺酰芳基）-1,2,3-三氮唑，在10%碘单质为催化剂及蓝光灯照射下即可顺利进行碳-氮偶联、实现关环，获得三氮唑并内酰胺类产物20个（收率最高达98%）。另外，我们还实现了1-（2-乙炔芳基）-5-芳基-1,2,3-三氮唑与芳基磺酰腙的分子间环化反应，在碘化亚铜/叔丁醇钠/DBU/邻二氯苯（100oC）条件下即可发生碳-氢活化/碳-碳偶联，得到1,2,3-三唑并喹啉型并环结构28个（收率最高达78%）。本项目所设计的众多1,2,3-三唑环并噁嗪类产物具有优良的抗菌活性，部分产品对三七根腐病致病菌有很高抑制效果，甚至优于市售产品，具有较好的应用前景。本项目同时还研究并阐明了一些子课题的反应机理，具有一定的理论学术研究价值。