基于可见光促进的串联反应在合成苯并[b]呋喃化合物中的应用

The synthesis of complex polycyclic benzo[b]furans has been and continues to be a focus of research efforts for synthetic organic chemists because the complex polycyclic benzo[b]furan nucleus is found in countless biologically active molecules and medicinally relevant structures. Visible light photoredox catalysis was widely used in organic synthesis due to the rich resource of visible light, the fact that it’s environment friendly, and high efficiency. Futher study should be focused on the synthesis of complex polycyclic benzo[b]furans via visible-light-promoted tandem reactions. We have reported the synthesis of phenanthridines and 3-acylindoles assisted by visible-light-promoted tandem reactions. On the base of the above results, the research works mainly focus on the synthesis of complex polycyclic benzo[b]furans enabled by visible-light-promoted tandem reactions. At the same time, the research works will explore the synthesis of 3-acylbenzo[b]furans. The reported methods suffer from many disadvantages, such as limited substrate scope. To overcome the drawbacks of the above-mentioned transformation methods, visible-light-promoted tandem reactions may provide a valuable alternative. Many biologically active groups, including CF3, ether, and alcohol, could be well-tolerated under the designed conditions. These studies advantageously enriches and complements the existing toolbox used by synthetic chemists, and allows a straightforward access to the molecular libraries containing benzo[b]furans. Importantly, the studies will certainly pave the way for important applications in drug discovery and development. In addition, This research has high academic value and important economic and social significance.

苯并[b]呋喃，尤以含苯并[b]呋喃作为关键结构单元的复杂多环化合物广泛存在于具有生理活性的天然产物以及药物分子中，该类化合物的重要价值，使其合成受到化学家的广泛关注。可见光促进的串联反应一步合成含苯并[b]呋喃的复杂多环化合物，既符合绿色化学的发展要求，又亟待深入研究。申请人前期工作中利用可见光促进的串联反应合成了菲啶、3-酰基吲哚等化合物。提示本课题以合成含苯并[b]呋喃的复杂多环化合物为导向，可开展可见光促进的串联反应一步合成含苯并[b]呋喃的复杂多环化合物，以及3-酰基苯并[b]呋喃化合物。现有方法存在底物普适性差等诸多不足。利用可见光促进的串联反应可以很好地克服以上缺点。所设计的反应能方便地引入三氟甲基、醇、醚等具有生理活性的官能团。该研究将使得快速构建含苯并[b]呋喃的系列药物分子库成为可能，对药物的筛选、发现和创制将起着较大的推动作用，具有重要的经济价值与社会意义。

绿色化学是当今国际化学学科研究的前沿，具有重大的社会需求。可见光天然丰度大，使用简单，具有绿色化的特点，可见光促进的有机化学反应符合绿色化学的发展要求。电化学合成也是一种绿色可持续的合成方法，其主要通过阳极氧化和阴极质子的还原来实现各种化学键的构建，通常在无外部氧化剂和还原剂的存在下进行。在基金的资助下，本项目开展的研究工作有：可见光促进的串联反应合成苯并呋喃、可见光促进钯催化N-甲基炔酰苯胺和溴代环己烷的反应研、可见光促进的串联反应合成吲哚、可见光促进下烯烃双官能团化反应研究、电诱导的串联环化反应合成取代咪唑、1,2,4-三氮唑及电诱导N-烯丙基苯甲酰胺环化反应研究，还开展了电诱导酮C(sp2)–C(sp3)键断裂合成酰胺的研究工作。取得的研究成果有：利用可见光促进的串联反应合成了3-酰基苯并呋喃、吲哚及2-吲哚酮等杂环化合物，实现了可见光促进下非活化烯烃的烷杂芳基化反应，继而实现了非金属条件下非活化烯烃的烷杂芳基化反应。在电化学合成方面，顺利地合成取代咪唑、1,2,4-三氮唑、噁唑啉、酰胺等具有生理活性的化合物。开展了相关机理研究，并就某些反应的过渡态进行了DFT计算，提出合理的解释，为进一步的研究工作奠定了坚实的基础。所发展的反应具有诸多优点，如：原料廉价易得、操作简单方便、无需特殊装置、室温条件下可以反应、反应速率快、产率高、官能团兼容性好，符合绿色化学发展要求，所发展的方法具有潜在的应用价值。通过项目的实施，发表了六篇高质量论文，申请了四件发明专利，培养十名硕士研究生，达到预期目标.