过渡金属催化α-氨基酸衍生物C(sp3)-H键氧化切断/偶联反应

The contents of this application include: (1) The C(sp3)-H bond oxidative cleavage/coupling of the C(sp3)-H bonds in α-amino acids with unsaturated molecules. (2) The C(sp3)-H bond oxidative cleavage/arylation of the C(sp3)-H bonds in α-amino acids with arenes. (3) The C(sp3)-H bond oxidative cleavage/alkylation of α-amino acids. (4) Studies on mechanism and the synthetic applications. Among this research, the applicant is going to discover new phenomena and rules in the presence of transition metal catalysts, and develop efficient, highly selective and green C(sp3)-H bond oxidative cleavage/coupling of α-amino acids methods by design and synthesis of amino acids, functionalized reagents (unsaturated molecules, arenes and activated alkanes), oxidant systems and transition metal catalytic system. We will apply this method in the synthesis of some natural products and pharmaceuticals. A new C-H functionalization methodology will be established, which will enrich the contents of organic chemistry, extend new utilizations of C-H oxidative functionalization and provide theoretical guidance for industrialization.

本申请拟研究的内容包括： （1）α-氨基酸及其衍生物的C(sp3)-H键与不饱和烃之间C-H氧化切断/偶联反应； （2）α-氨基酸及其衍生物的C(sp3)-H键与芳香族化合物之间C-H氧化切断/芳基化反应； （3）α-氨基酸及其衍生物C(sp3)-H键氧化切断/烷基化反应； （4）反应机理研究及其在合成中应用。 研究中，拟重点通过氨基酸及其衍生物、官能团化试剂（不饱和烃、芳烃和烷烃）、氧化体系和过渡金属催化体系等的设计和筛选，发现在过渡金属作用下的新现象和规律，发展出高效、高选择性和绿色的α-氨基酸及其衍生物的C(sp3)-H键氧化切断/偶联反应方法和技术。并且将该方法和技术应用于合成某些天然产物和药物及其骨架。从而发现新的C-H官能团化方法学，丰富有机化学内涵，拓宽C-H氧化官能团化方法和技术在有机合成中应用新途径，为其工业化实现提供理论指导。

按照申请书中研究内容和研究目标，通过四年对“过渡金属催化α-氨基酸衍生物C(sp3)-H键氧化切断/偶联反应”的研究，顺利完成了《项目计划书》中所要求的各项任务，发现了新现象和规律。并且建立了三种C-H键切断/偶联反应策略：i）氧化自由基策略；ii）过渡金属催化氧化策略；iii）可见光催化氧化还原策略，顺利实现了α-氨基酸衍生物C(sp3)-H键以及其它烷基C(sp3)-H键的氧化切断/偶联反应，发展出新的有机合成方法学。.共发表了高质量期刊论文64篇，申请了6项专利，参与撰写了一本书中1章，获1项湖南省自然科学奖一等奖 (2018)。此外，参与国内国际会议10次并做邀请报告，培养硕士研究生和博士研究生等7人，本科生毕业论文12人次。