过渡金属催化的基于C(O)-S键断裂与重排的双官能团化反应研究

Organosulfur compounds have been recognised as an important class of biological active molecules. However, traditional thiols or thiophenols as the sulfur sources in construction S-containing compounds generally suffer from some drawbacks. Therefore, the search for new sulfurating reagents is an urgent need. While thioesters are common intermediates in biochemical processes, they are much less exploited in organic synthesis compared to other carboxylic acid derivatives. Based on the above problems, we propose a type of thiocarbonylation reactions in which thioesters function as bifunctional reagents. These reactions demenstrate high atom economy, as both the acyl and thiol groups are incorporated into same molecules. There are three parts in the project: (1) transition metal catalyzed thiocarbonylation of carbene compounds and aryl halides; (2) photoredox mediated transition metal catalyzed thiocarbonylation of internal alkynes and alkenes; (3) investigation of the metal and radical intermediates involved in the thiocarbonylatin reactions. By the virtue of these methods, we can construct different kind of sulfur-containting compounds from well available starting materials in an efficient and environmentally benign way.

含硫化合物被认为是一类重要的生物活性分子。然而，传统的硫醇或硫酚作为硫源在构建含硫化合物时通常会有很多缺点，因此，寻找新颖硫化试剂就显得比较迫切。硫酯是生化活动中一种常见的中间体，但相比于其它羧酸衍生物，关于硫酯的应用研究还不够充分。基于以上问题，我们提出以硫酯作为双官能化试剂的硫酰化反应，反应中硫酯酰基部分和含硫部分都被引入到产物分子中，使得反应具有极高的原子经济性。本项目的研究内容有三部分：（1）过渡金属催化的卡宾化合物及卤代芳烃的硫酰化反应；（2）光促进的过渡金属催化的内部炔烃及烯烃的硫酰化反应；（3）对硫酰化反应中涉及的中间体（金属物种、自由基）进行研究。利用这种方法我们能从简单原料出发简洁高效、环境友好的合成多种结构不同的含硫化合物。

有机硫化合物及其衍生物不仅是一类重要的活性中间体，也广泛存在于多种药物分子和天然产物中。然而，传统的硫醇或硫酚作为硫源在构建含硫化合物时通常会有很多缺点。因此，寻找新颖硫化试剂就显得比较迫切。但相比于其它羧酸衍生物，关于硫酯的应用研究还不够充分。烯烃的双活化反应已成为一种实现分子结构复杂性的高效手段，对于此方面的研究近年来已取得了极大进展，尤其是基于镍催化的烯烃双活化反应。另外，Catellani 反应是通过钯/降冰片烯的协同作用，实现芳基卤代物碳碘键邻位和原位的双活化，该方面的研究也成为研究热点。本项目据此展开两方面的研究：一、过渡金属催化的烯烃及芳基碘代物的双官能团反应研究：（1）通过以硫酯为亲电试剂，我们实现了活性烯烃的芳基硫酯化反应，将硫酯化合物用作硫酯基团来源，避免使用 CO 和硫醇，相对于传统酰硫键的活化，该研究形式上实现了酰碳键的断裂；（2）通过以苄基硫氰酸酯为亲电试剂，在还原条件下选择性活化硫碳键，实现了活性烯烃的芳基氰化反应，避免了使用金属氰化合物的使用，反应表现出优异的官能团兼容性。对镍催化还原偶联的研究为发展新的亲电试剂具有指导意义；（3）通过钯/降冰片烯/铜共同催化作用，硫代碳酸酯可作为双官能团化试剂，选择性的断裂酰硫键，实现芳基碘代物邻位酯化原位硫化反应。二、基于Catellani反应的邻位酰化反应研究。我们分别发展了三氮嗪酯及活性酰胺作为亲电试剂应用于Catellani反应，实现了邻位酰基化反应，为芳酮类化合物的合成提供了新策略。更进一步，采用DCC 作为活化试剂，开展直接将羧酸用作亲电试剂的研究，避免酸酐或酰氯的使用。（2）我们发展了酸促进的邻位胺化原位芳化反应，为苯并磺酰胺的合成提供了新方法。此部分研究为发展钯催化的多组分反应研究提供了一定的理论支撑。