电化学诱导的自由基加成反应在含氮稠杂环合成中的应用

In this proposal, we will employ electrolysis as a green synthetic tool. The radical intermediate could be generated in situ by redox reaction, which subsequently undergo radical addition and other cascade reactions to construct fused nitrogen-containing heterocycles by a one-pot synthesis. To reduce the oxidation potential of some electron-deficient C-H bonds, the combination of enamine catalysis with anodic oxidation will be employed. The strategy of carbon-carbon and carbon-heteroatom bond formation is different from previously reported methods, therefore the synthetic design has some novelty. Besides, there is no need to use transition-metal catalyst or strong redox regents, which makes this synthetic method more sustainable and environmentally friendly. This project will not only promote the development of new synthetic heterocyclic methodologies, but also extend the applications of organic electrosynthsis.

本项目拟以电化学作为绿色合成手段，通过氧化还原反应原位生成自由基中间体。该自由基中间体随后经由自由基加成反应和其它基元反应的串联，“一锅法”构建结构新颖的含氮稠杂环骨架。针对某些电子云密度较低的 C-H键，本项目拟采用烯胺催化和阳极氧化进行协同作用的策略，在较低的氧化电位下实现其官能团化。本项目在生物活性杂环骨架的构建上采用不同的成键策略，因此合成设计具有较强的新颖性。由于该项目所涉及的杂环合成无需过渡金属催化剂和强氧化还原试剂的参与，因此具有绿色、原子经济的优势。本项目的实施将对含氮稠杂环合成方法学的发展以及电化学合成应用的拓展起到积极的推动作用。

本项目采用电化学氧化作为绿色合成手段，通过串联反应实现了如下有机转化：1. 以碘盐作为催化剂实现了内酯化合物的构建；2. 通过直接电解实现了内酯化合物的构建；3. 以溴盐作为催化剂实现了内酰胺化合物的构建；4. 以碘盐作为催化剂实现了三取代二氢噁唑啉的构建；5. 以碘盐作为催化剂实现了氮杂环丙烷的构建；6. 通过直接电解实现了含氟内酯化合物的构建。本项目的实施，丰富了有机电化学的反应类型。