生态友好的铜催化芳基C-O键形成研究

Classical Ullmann-type C-O bond coupling reaction and current aromatic C-H bond functionalization have acted as the essential tools for aryl C-O bonds formation. They govern innumerable aromatic alkoxylations and aryloxylations to create foundational aryl ether motifs in organic architectures and pharmaceutical molecules. But, green chemistry has been usually overlooked in the related reactions. Firstly, as for common prefunctionalized unactivated aryl halides, the project conducts methodological studies with the principles of green chemistry on formation of C-O bonds by practicably employing less-expensive catalysts copper(I) chloride or copper(I) bromide, non-contaminating co-catalysts such as formates, carbon monoxide, and lithium salts, as well as inexpensive aryl bromides as aryl donors for accomplishing clean and eco-friendly reaction systems. Furthermore, accessing the research field of contemporary functionalization chemistry, copper-catalyzed aryl C-H activation/functionalization is systematically explored to straightforward constitute C-O bonds of aryl-alkyl ethers and diaryl ethers, in order to attain sustainable reactions featuring an atom-, step- and reagent-economy.

传统Ullmann式样的C-O键偶联反应与当今芳族C-H键官能化是芳基C-O键形成的基本手段，它们涉及无数芳族的烷氧基化反应与芳氧基化反应，用于构建有机分子和药物分子的基础芳基醚结构。但这些反应中常常忽视绿色化学原理的运用。本课题针对通常预官能化的非活化芳基卤代物C-O键形成体系，完全采用廉价催化剂氯化亚铜或溴化亚铜，非污染性助催化剂如甲酸酯、一氧化碳、锂盐，以及廉价的芳基溴代物作为芳基供体，开展绿色化学研究，以构建洁净和生态友好的反应体系。进一步地，在当代官能化化学研究领域，系统开展铜催化的芳基C-H键活化/官能化研究，以直接构建芳基烷基醚与二芳基醚化合物C-O键，达成以原子经济、步骤经济和试剂经济为特征的可持续反应。

传统Ullmann式的C-O键偶联反应与当今芳族C-H键官能化是芳基C-O键形成的基本手段，它们涉及无数芳族的烷氧基化反应与芳氧基化反应，用于构建有机分子和药物分子的基础芳基醚结构。但这些反应中常常忽视绿色化学原理的运用。.本课题针对过渡金属催化定位基导向的C-H键官能化，实现了直接的C-H键活化，成功构建C-O键的同时也实现了C-C键、C-I键的构建，达成以原子经济、步骤经济和试剂经济为特征的可持续反应。针对通常预官能化的非活化芳基卤代物C-O键形成体系，完全采用廉价催化剂氯化亚铜或溴化亚铜，以及廉价的芳基溴代物作为芳基供体，开展绿色化学研究，以构建洁净和生态友好的反应体系。.我们发展了钯催化条件下，肟醚定位基导向的芳基脂肪醇（芳基）和脂肪醇邻位C–H键活化/芳酰氧基化、芳酰基化以及芳基化反应。以苯并异噁唑为底物，实现了自身偶联、羟基化和烯基化。在吡唑、噻唑等含N杂环定位基导向作用下，发展了C–H键活化/羟基化、碘化、芳酰基化和芳基化反应。这些反应体系普遍采用廉价易得氧化剂，反应条件温和，具有较好区域选择性，底物适用性。在反应完成以后，可以通过简单的方法，去除定位基，从而提供具有应用价值的官能化芳香醇等化合物。通过分离出钯环中间体和同位素效应实验，提出了合理的反应机理。我们对铜催化的非活化溴代芳烃烷氧基化清洁反应开展了研究。对烷基苯酚化合物好氧氧化实现远程苄基（或亚苄基）位Csp3-H键官能化的方法学和机理问题开展系列探索。同时研究扩展到杂环合成技术与相关机理的研究工作和有机中间体及原料药头孢卡品酯、甲氧苄啶、尼达尼布的绿色工艺研究。这些研究改进了高价值中间体和药物的构建方法，革新了对烷基苯酚氧化机理、烷氧基化反应机理、受阻型Claisen缩合反应机理、 顺式2-胺基-4-戊烯酸酯噻唑立体控制机理等的认识。.在基金的资助下，在国内外学术刊物上发表研究论文27篇(其中国际期刊18篇为SCI收录，国内核心期刊8篇)；基金资助相关内容获得中国发明专利授权1项。