炔烃分子内环化反应构建并杂多环的催化反应体系研究

With the purposes of developing the highly efficient and directed catalytic synthesis for the formation of fused heteropolycycles, this project will design and investigate the intramolecular directed-annulation of the alkyne assisted by the directing groups of alkynyl and carboxyl groups. In the presence of transition metal complexes, the tandem intramolecular annulation of ortho-alkynyl-(N-benzyl)benzamides, benzoic acid group bearing alkynes, aryl group bearing 1,3-butadiynes will be studied in detail to establish the efficient and directed synthesis of fused heteropolycycles, such as isoindolo[2,1-b]isoquinolin-7(5H)-one, pyranone-fused polycycles, and naphthalene-fused polycycles. The project will enrich and develop the intramolecular directed-annulation process and its application in the construction of the fused heteropolycycles via alkynyl group, carboxyl group assisted C-H, N-H and O-H bond activation and catalyzed by transition metal complexes. In addition, in order to optimize the efficiency of catalytic reactions, the structural effects of catalysts and ligands, the effects of reaction conditions on the catalytic activity will be also detailed examined. Moreover, in the designed annulation, the groups of alkynyl and carboxyl in the substrates are not only the directing groups, but also are the key functional goups in the cycle-forming process, resulting in all the annulation to be fewer steps and higher atom economy.

本项目是以建立并杂多环骨架的高效定向催化合成反应体系为目的，设计和研究基于炔基、羧基等为导向基团的分子内炔基的定向环化反应。在过渡金属配合物催化剂存在下，研究ortho-炔基-(N-苄基)苯甲酰胺、苯甲酸取代炔烃、芳基取代1,3-二炔等化合物的分子内串联环化反应，建立异吲哚[2,1-b]异喹啉-7(5H)-酮、并吡喃酮多环、并萘多环等并杂多环的定向合成高效反应体系。丰富和发展基于炔基、羧基等导向基团辅助和促进的过渡金属配合物催化活化C-H键、N-H键、O-H键及其参与的环化反应，发展炔烃分子内的定向环化反应及其在并杂多环骨架形成反应中的应用。同时，开展催化剂金属和配体结构，催化反应体系组成与催化反应效率之间的匹配关系的研究。此外，本项目所设计的成环反应体系中，炔基、羧基等不仅作为化学键定向活化的导向基团，而且也是成环反应的活性基团，使得设计的反应体系具有反应步骤经济和原子经济的特点。

本项目的研究目的是建立基于炔烃的精确定向反应构建并杂多环类化合物的有效均相催化反应体系。取得的研究成果包括：(1) 设计和研究了钯配合物催化剂催化2-溴-N-(2-溴苯甲基)苯甲酰胺与末端炔的环化反应，建立了异吲哚[2.1-b]异喹啉-7(5H)-酮衍生物的一锅有效合成方法；(2) 研究了钯配合物催化邻-炔基-(N-苯基)苯甲酰胺衍生物的分子内环化反应，建立了异吲哚[2.1-a]吲哚-6-酮衍生物的新合成方法；(3) 研究了Au(I)配合物催化远程含富电子基苯环双C-H键与1,3-二炔的分子内环化反应，建立了亚甲基茚并三环化合物形成的反应体系；(4) 研究了Au(I)配合物催化远程吡咯环双C-H键与1,3-二炔的分子内环化加成反应，建立了吡咯并三环化合物的有效反应体系；(5) 设计和研究了钯配合物催化2-溴苯甲醛、2-氨基苯甲醇和末端炔三组分的环化反应，建立了一锅法合成异喹啉并四环类化合物的新颖方法；(6) 研究了路易斯酸ZnI2 和FeCl3共催化β-萘酚、炔丙醇和环己基异氰化物三组分的环化反应，建立了酰胺取代萘并吡喃类化合物的高原子利用率合成反应体系；(7) 研究和建立了碱促进的2-氟苯甲酰胺与丙炔醇的环化反应高选择性生成苯并-1,4-氧氮杂卓酮和苯并-1,3-恶嗪酮衍生物的反应体系；(8) 建立了碱促进芳甲酰胺肟与炔烃的环化反应合成2,4-二取代咪唑的反应体系；(9) 研究和建立了Zn(OTf)2催化邻-炔基苯甲醛与芳胺的氧化环化反应合成异喹啉酮的反应体系。该项目所取得的研究成果不仅建立了复杂的多类并杂多环类化合物的有效均相催化反应体系，而且丰富和发展了基于炔烃分子的定向环化反应在合成并杂多环类化合物中的应用。