基于碳氢键活化的噁（噻）唑类杂环C2位官能化及其杂原子导向的反应

This program aims to study the C2-position functionalization of azoles (such as oxazoles and thiazoles) and their heteroatom-directing organic reactions based on C-H bond activation. It mainly includes: (1) The C-H bond functionalized reactions of oxazoles and thiazoles at C2 position catalyzed by Palladium and/or Copper salts; (2) Heteroatom-directing C-H bond activation reactions of 2-aryl oxazoles and thiazoles catalyzed by Palladium and/or Copper salts; (3) The C-H bond functionalized reactions of oxazoles and thiazoles at C2 position in metal-free systems; (4) The application of oxazoles and thiazoles chemical conversion methods based on C-H bond activation in the key steps of the synthesis of natural products and drug intermediates. This program studies the new methods of the chemical conversion of oxazoles and thiazoles and their derivatives based on C-H bond activation. It lays emphases on the optimization of the reaction conditions,expanding the broad-spectrum of substrates, developing more efficient and mild synthesis methods, further studying the relationship between compound structures and reavtive properties, proposing the possible reaction mechanisms, expecting to find more efficient and cleaner new reactions with good prospects for the application.

本项目拟研究基于碳氢键活化的噁（噻）唑类杂环C2位官能化及其杂原子导向的有机反应，主要包括：（1）钯、铜催化的噁（噻）唑类杂环C2位碳氢键官能化反应；（2）钯、铜催化的2-芳基噁（噻）唑类杂环上杂原子导向的碳氢键活化反应；（3）无金属体系中噁（噻）唑类杂环C2位碳氢键官能化反应；（4）噁（噻）唑类杂环基于碳氢键活化的化学转化方法在天然产物和药物中间体合成关键步骤中的应用。研究噁（噻）唑类杂环及其衍生物基于碳氢键活化的化学转化的新方法，注重优化反应条件，扩大底物的广谱性，发展高效、温和的合成方法，进一步研究化合物结构和反应性能的关系，提出可能的反应机理，期待发现高效、清洁并且具有良好应用前景的新反应。

基于C–H键的活化策略缩短反应步骤，是最经济、最简洁和最高效的合成途径，符合现代绿色合成化学的发展方向。因此通过C–H键的活化和官能化生成碳-碳键和碳-杂键的合成方法学一开始就受到有机化学家们的高度青睐。该项目重点研究C–H键的活化和官能化生成碳-碳键和碳-杂键的合成方法学，研究了过渡金属催化的脱羧偶联反应，同时，也紧跟当前有机化学研究热点，开展了可见光促进的脱羧串联反应，取得了满意的研究结果。项目的研究内容包括：（1）铜催化下α-羰基羧酸与各种类型的甲酰胺类化合物的脱羧偶联反应，制备了α-羰基酰胺类化合物；选用CuBr2为催化剂、二叔丁基过氧化物为氧化剂、特戊酸为添加剂，反应具有原料易得、操作简单、条件温和等优点，获得了较好的收率，是一种合成α-羰基酰胺类化合物的新方法。（2）苯胺与烯丙基类和苄基类化合物脱氢胺化反应；以四丁基碘化铵为催化剂，在过氧化氢叔丁醇氧化下，苯胺和烯丙基类化合物和苄基类化合物脱氢胺化反应，该反应只需要催化量（20 mmol %）的四丁基碘化铵，在无外加溶剂的条件下进行，操作简便，产物具有良好的收率。（3）苯并咪唑与醛的脱氢酰化反应；酰基化的苯并咪唑既可以保护氨基，又是非常好的酰基化试剂。本文通过交叉的脱氢偶联反应，有效的制备了该类化合物。（4）3-苯氧基-1-氧化吡啶分子内双C-H键活化合成苯并呋喃[3,2-b]吡啶的反应；以二氯二(三苯基)磷钯作催化剂，氧化银作氧化剂的条件下实现了3-苯氧基-1-氧化吡啶分子内双CH键活化高选择性合成苯并呋喃[3,2-b]氧化吡啶。而苯并呋喃[3,2-b]氧化吡啶很容易在Pd/C下被还原并高产率的得到脱氧产物苯并呋喃[3,2-b]吡啶。（5）可见光促进的高价碘试剂催化的α-羰基羧酸和烯酮酰胺的串联反应，生成羟吲哚类化合物。该反应不需要光催化剂，机理研究发现反应通过自由基的加成环化过程，并伴随CO2和H2的释放。