腈化合物参与C-H键活化高效合成杂环分子的研究

Considering the importance of heterocycles, it is of great important to explore practical methods for the synthesis of these valuable molecules. C-H bond activation is a cutting-edge field of research in organic chemistry, because this synthetic strategy can provide a concise and efficient method to the target molecules. With this scenario, our research will focus on the development of efficient methods for the construction of a series of heterocyclic skeletons using nitriles, widely existing and easily accessible compounds, as starting materials. The content contains: (1) Indole synthesis from benzylic compounds and nitriles; (2) Imidazole synthesis from anilines and nitriles; (3) Oxazole synthesis from phenols and nitriles; (4) Thioazole synthesis from phenthiols and nitriles. In this project, we will solve various problems, e.g., benzylic C-X or C-H bond activation, nucleophilic attack on the nitrile, and C-N bond formation. The systematic studies on these problems and success in realizing the desired reactions will prompt us to design and develop more new synthetic methods employing nitriles as starting materials and involving C-H bond activation.

鉴于杂环分子的重要性，发展合成这类化合物的实用性方法具有非常重要的研究意义和应用价值。碳-氢（C-H）键活化策略能为目标分子的制备提供简洁、高效的合成方法，它已成为当今有机化学研究的热点和前沿领域。本研究课题利用腈类化合物类型多样、容易制备等优点，将它作为反应起始物应用到C-H键活化过程来实现多种杂环骨架的快速构建，主要包括：（1）苄基化合物和腈反应合成吲哚；（2）苯胺和腈反应合成咪唑；（3）苯酚和腈反应合成恶唑；（4）苯硫酚和腈反应合成噻唑。反应所涉及的苄基C-X或C-H键活化、亲核物种对CN键的亲核进攻以及C-N键的形成等问题的深入探索和解决以及目标反应的成功实现将为我们合理设计和发展出更多以腈为反应起始物、涉及C-H键活化过程的新型反应提供重要的参考和打下坚实的基础。

杂环骨架广泛存在于天然产物、功能分子中，具有极其重要的作用。申请人围绕乙腈与三价碘化合物或吲哚等反应合成含氮杂环化合物开展了大量的研究。除此以外，我们还围绕过渡金属促进的C-H键活化、亲核性物种的生成、C-C键、C-N键和C-S键的形成开展了系列工作。.1. 以醋酸钯为催化剂，探索高价碘化物和乙腈为原料来合成甲基菲啶。该方法目前能获得中等产率的结果。.2. 铑催化、磺酰亚胺导向的芳基C-H键的氧化烯基化、烯丙基化、乙烯基化。获得的目标产物中的亚胺基团能够通过后续有机转换合成结构新颖的化合物。相关工作发表的Org.Lett.、Chem.Commun.和Eur.J.Org.Chem.期刊上。.3.运用交叉脱氢偶联策略构建螺环磺内酰胺和杂联苯类化合物。相关工作发表的Org.Lett.期刊上。.4.采用类型丰富的羧酸/酸酐和酰胺为起始物，在非氧化还原条件下高效合成异吲哚啉酮化合物。该方法体系简单、官能团兼容性很高。相关工作发表的Org.Lett.期刊上，并获得授权专利。.5.采用廉价的氯化亚铜为催化剂、简单易得的芳基磺酰氯为砜基化试剂，实现了氨基喹啉远端C5-H键的直接砜基化反应。相关实验表明，该反应能选择性的发生在C5位是由于铜催化剂与氨基喹啉形成络合物而影响到了C5-H的电子密度。相关工作发表的Chem.Commun.期刊上，并受到了X-Mol平台的介绍。