基于alpha,beta-不饱和羰基化合物的双环化新合成策略研究

Fused cyclic skeleton is a basic structure feature found in numerous natural products and pharmaceutical substances. For the construction of these compounds bearing complex fused bi-/tricyclic systems, most of methods require the cyclic compounds as substrates. On the other hand, although several procedures from the acyclic precursors have been developed, they suffer from the limited precursors, multistep procedures, hard reaction conditions and using expensive transition-metals as catalysts. Therefore, the development of the direct and convenient synthesis of fused carbo- and heterocyclic derivatives from the readily available acyclic precursors in a single step under mild metal-free conditions is highly desirable. This project will establish a new, general and highly efficient strategy for the direct synthesis of fused bi-/tricarbo- and heterocyclic derivatives via a based-catalyzed/promoted domino bicyclization reactions of readily available acyclic alpha,beta-unsaturated carbonyl compounds with various binucleophiles or dipoles in a single step. This project will show important theoretical value and very broad application prospects due to the innovation of the synthetic method, the inexpensive raw materials selected and the concise and highly efficient synthetic routes.

并环骨架是多种天然产物和药物分子的重要结构单元。目前，构建具有双环或三环等较为复杂结构的并环化合物的方法主要是以各种环状化合物为前体。以链状化合物为起始原料的合成方法不仅非常少，且存在原料的局限性大、反应步骤多、反应条件苛刻、需要价格昂贵的过渡金属催化剂等问题。因此，以简单易得的链状化合物为前体，在温和且非过渡金属催化的反应条件下，开发简洁、通用、一步直接合成这些化合物的新方法令人期待。本项目拟在已有工作基础上，以易于制备、结构多样的链状alpha,beta-不饱和羰基化合物为前体，在碱性条件下，利用其与多种双亲核体或偶极子进行反应，通过双环化串联反应策略，构建一步直接合成多种重要双/三并碳环及杂环化合物通用、简洁、高效的新策略。本项目所选择原料成本低廉，合成路线简洁高效，合成方法创新性强，具有非常重要的理论研究价值以及广阔的应用前景。

并环骨架是多种天然产物和药物分子的重要结构单元或母核，并具有重要的生物和药物活性。目前，构建具有双环或三环等较为复杂结构并环化合物的方法主要是以各种环状化合物为前体。以链状化合物为起始原料的合成方法存在方法少、反应步骤多、反应条件苛刻、需要价格昂贵的过渡金属催化剂等问题。因此，以简单易得的链状化合物为前体，在简单的反应条件下，开发简洁、通用、一步直接合成这些化合物的新方法非常令人期待。该项目在国家自然科学基金的资助下，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扩展，并取得较好的研究结果。具体研究成果如下：. 1. 以多种简单易得的链状 alpha,beta-不饱和羰基化合物为起始原料，通过双环化反应策略，成功制备了四氢化茚酮、菲啶酮、异喹啉、异吲哚酮、咔唑以及萘并呋喃等多种双环或三环稠环类化合物。. 2. 以羰基化合物、炔化合物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2-氨基环戊烯酮、二氢哒嗪酮、1,2,4-三嗪、1,2,4/3-三氮唑、喹喔啉、咪唑、异噁唑、异喹啉酮、4-吡啶酮、苯并二氮䓬以及吲哚-3-酮类等多种碳环、杂环以及稠环类化合物。. 3. 在 Angew. Chem. Int. Ed., Org. Lett., Chem. Commun., Adv. Catal. Synth., J. Org. Chem., Org. Biomol. Chem., Eur. J. Org. Chem.等国际知名杂志发表 SCI 论文 15 篇。培养博士毕业研究生 4 名和硕士毕业研究生 8 名。项目团队多次参加全国有机化学学术会议，并作邀请报告一次。