过渡金属催化环状张力分子合成新方法及其应用研究

The development of novel, green chemistry-oriented transition metal-catalyzed strained ring formation reactions is a continuing challenge and one of the hot spots in the research field of organic synthesis. This project focuses on the development of new transition metal-catalyzed reactions of unsaturated hydrocarbons for the highly selective synthesis of stained rings. The high efficiency, atom economy and selectivites (chemo-, regio-, and stereoselectivites) of these new transformations would be realized through different initiated reation pathways and the directing effects of the functional groups in the ligands as well as the substrates. The application of these newly developed methods in the synthesis of natural products and their structural analogs will be also explored. Besides, the reaction mechanism, including the nature of the chemical bond selective cleavages and contronllable reorganizations, especially the key factors for the strained ring formation, as well as the interactions between the catalyst, ligand and the substrates, will be investigated in details. This program provides not only access to the new transition metal-catalyzed methodologies for the construction of strained rings, but also an effective strategy for the syntheis of biologically active organic molecules, which will enrich the conatation of organic synthetic chemistry and green organic chemistry. Therefore, the research is believed to have both theoretical and realistic meanings.

绿色化学导向的过渡金属催化构建环状张力分子的新反应与新方法研究是极具挑战性和战略性意义的研究课题，也是当今有机合成化学领域的前沿热点之一。本项目拟以不饱和键化合物为研究对象开展过渡金属催化高选择性构筑环状张力分子的反应新模式研究，通过不同的方式启动反应并结合配体及底物官能团的导向作用，发展高效、高原子经济性与高选择性（如化学、区域、立体选择性）的张力环合成新方法并尝试应用于合成天然产物的关键骨架；运用先进技术与手段重点研究反应过程中化学键选择性活化断裂与可控性重组的本质规律，特别是影响环状张力分子形成的关键因素；揭示不同催化剂、介质、反应底物之间的相互作用机制和内在联系。项目的完成不仅将发展过渡金属催化环状张力分子的合成方法学，还将为具有潜在生理活性的有机功能分子提供新颖有效的合成策略和途径，丰富有机合成化学和绿色有机化学的内涵。研究具有重要的理论与现实意义。

绿色化学导向的过渡金属催化构建环状张力分子的新反应与新方法研究是极具挑战性和战略性意义的研究课题，也是当今有机合成化学领域的前沿热点之一。本项目以不饱和键化合物为研究对象开展了高选择性构筑环状张力分子的反应新模式研究，通过不同的方式启动反应并结合配体及底物官能团的导向作用，发展了系列钯、铜及无金属催化多取代环丙烷、环氧丙烷、环丁烷以及张力并环的高效合成新方法，同时运用先进技术与手段重点研究了催化剂、介质、反应底物之间的相互作用机制，特别对于影响环状张力分子形成的关键因素有了一些规律性的认识，为一些具有生物活性的天然产物，如阿片受体拮抗剂类药物分子CP-866,087等提供了新颖高效的合成策略。项目执行期间，共发表标注项目基金号SCI论文 13 篇，包括Org. Lett. 5 篇，Chem. Commun. 1 篇，Adv. Synth. Catal. 1 篇，J. Org. Chem. 2 篇，Chem. Asian J. 1 篇，Org. Biomol. Chem. 3 篇，申请中国发明专利 1 项。相关研究成果得到国内外同行的认可和关注，其中1篇研究论文以封面文章形式发表，多篇研究论文被Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Organic Chemistry Portal等正面评述。2015-2018年期间共培养硕士研究生 5 人，在读研究生 2 人获国家奖学金；项目负责人入选2018年Chem Commun Emerging Investigators。本项目的完成，不仅发展了过渡金属催化环状张力分子的合成方法学，同时为具有潜在生理活性的有机功能分子提供了新颖的合成策略和途径，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。