基于C-H键直接活化的羧酸及羰基衍生物形成反应研究

New type high applicable value of N-heterocyclic carbenes metalic nickle complex catalysts with dual activation of sp2 C–H bond and CO2, α,β-carbonyl compounds starting from inexpensive material will be designed and synthesized by simple chemical reaction in the project. These catalysts will be used to catalyze the C-H bond functionalization employed directly CO2 or α,β-carbonyl compounds as material under mild reaction condition. We still wish to develop an economic, available and environmentally friendly synthetic methods of organic chemical products including aromatic acid, heterocyclic acid, aromatic or heterocyclic carbonyl derivatives with great applicable value. As high activity of transition metallic complex for object, the project will invesigate the reaction mechanisms of C-H activation from molecule level and disclose fundamental laws of the catalytic reaction in order to provide theoretical guidance for the development of new type and high efficient catalysts. Therefore, the execution of the project may make basic contribution to the organic synthetic reaction and provide new methods for the synthesis of valuable substrate and intermediates in organic synthetic reaction, and are of great significance in theory and wide applicable value in practice. At the same time, the project can offer an effective way in use of carbon dioxide resource appropriately and protection of environment.

拟从价廉易得的原料出发，经过简单的有机反应，设计并合成新型的、实用的具有sp2 杂化C-H键和CO2、α，β-不饱和羰基化合物双重活化作用的氮杂卡宾金属镍配合物催化剂，在温和反应条件下，催化CO2和α，β-不饱和羰基化合物直接参与的C-H键官能团化反应，发展具有重要应用价值的芳香酸、杂环酸及芳香或杂环羰基衍生物经济的、实用的、环境友好的合成新方法。开展以高活性过渡金属配合物催化剂作为研究对象，从分子水平上研究C-H 键活化的催化反应机理，揭示催化反应的本质，从而为新型高效过渡金属 C-H 键活化催化剂的研究和开发提供理论指导。因此，本项目既可为合成方法学作出基础性的贡献，具有较大的理论意义，还可为合成反应的研究，提供有价值的原料或中间体的合成新方法，具有重要的应用价值，同时，为CO2资源的合理利用和环境保护提供有效的方法。

本项目设计并合成新型高效的氮杂卡宾金属镍配合物催化剂催化活化sp2 C-H键及CO2、α,β-不饱和羰基化合物的合成反应，发展有机羧酸和羰基化合物经济实用的合成方法。.通过综合分析催化剂的结构特点，重点合成了4个结构类型的催化剂，并考察其催化吲哚和苯并咪唑与二氧化碳的羧酸形成反应以及与α、β-不饱和羧酸酯的反应。催化剂T-1和T-2系列的催化效果不理想，T-3和T-4系列的催化效果中等，能有效催化转化以二氧化碳为原料的羧酸形成反应，但催化与α、β-不饱和羧酸酯的效果还不够理想。总体上这些催化剂的催化反应结果一般，但还是取得了一些有益的探索与成功的经验，为今后深入这方面的研究奠定了一定基础。.部分新的研究内容：.①研究发展新型催化还原系统，有效地实现了以甲酸为原料硝基芳烃的还原和甲酰化反应，产物的产率最高达到91%，该还原甲酰化工艺显示较好普适性和基团相容性，并具有工艺简单、绿色环保等优点。.②开展了价廉易得的起始原料齐墩果酸的抗肿瘤活性分子设计与化学合成，完成了抗肿瘤体外活性测试，得到了5个细胞毒活性较好的目标化合物，其体外抗肿瘤活性明显优于阳性对照。 .③开展了价廉易得的起始原料甾体化合物的抗肿瘤活性分子设计与化学合成，并完成抗肿瘤体外活性测试，得到了2个细胞毒活性较好的化合物。.④ 增加了重要的天然产物与合成改造前体雷公藤红素、苦参碱调查与研究，还开展了部分一些非常实用合成反应的文献资料收集与考察。如：基于直接C(sp3)-H活化的官能团化反应；有机羧酸化合物直接脱酸偶联反应；叔烯酰胺作为重要中间体的有机反应。.基于项目经费的支持，本项目取得了较好的研究成果，共发表论文13篇，其中SCI收录的论文9篇，申请国家发明专利2件，项目组成员得到快速成长，晋升正高2名、副高职称1名，培养研究生7名，其中，毕业的研究生2名，在读的研究生5名。