锰配合物和氧化锰八面体分子筛催化的磷、硫自由基形成及选择性连续加成-成环反应研究

本项目研究内容包括：（1）探索新型锰配合物及氧化锰八面体分子筛（OMS）的合成方法；（2）探索锰配合物及氧化锰（OMS）催化的磷自由基的形成方法、探索磷自由基与不饱和体系进行的分子间或分子内的连续自由基加成-成环反应，形成新的P-C键；探索这种反应的区域选择性和立体选择性，开发合成含磷取代的芳环、芳杂环并五元-七元杂环、三环及四环体系，芳环、芳杂环并五元-七元磷杂环产物的新合成方法；（3）探索锰配合物及氧化锰（OMS）催化的硫自由基的形成方法、探索硫自由基与不饱和体系进行的分子间或分子内的连续自由基加成-成环反应，形成新的S-C键；探索这种反应的区域选择性和立体选择性，开发合成含硫取代的喹啉、芳环、芳杂环并吡啶、杂卓、噻吩、苯并噻吩、噻嗪、吩噻嗪和硫杂蒽衍生物、硫杂卓和苯并硫杂卓衍生物的新合成方法；（4）探索锰配合物及氧化锰（OMS）催化的自由基选择性连续加成-成环反应合成天然产物。

摘要：自由基反应是可控的，因此自由基合成方法学在学术研究和现代工业生产中具有重要的价值。在不同条件下产生的同种自由基，其稳定性、反应性和选择性不同，选择合适的组合反应条件是实现高产率、高选择性自由基反应的关键。本项目系统研究了磷、硫、碳自由基产生的不同条件，然后使其与具有多反应位点的底物进行有序、可控的串联反应，“一锅”得到重要的目标产物。通过本项目的研究发现了一系列重要化合物新的高效合成方法。本项目研究成果包括: 1、研究了三价锰引发产生的磷自由基与共轭烯烃和共轭炔烃等的加成-成环串联反应，发现了“一锅”合成多功能团化的含磷四氢萘、含磷二氢萘、含磷9,10-二氢菲、β-乙酰基-β-芳基乙基膦酸酯及二苯并磷杂环戊二烯等化合物的新方法；2、研究了磷自由基与杂芳环的直接膦酸酯化反应，发现了高效合成膦酸酯化的黄酮、香豆素、吡啶酮和嘧啶酮等的新方法；3、研究了磷自由基与β-硝基苯乙烯的反应，发现了一种有效合成烯基膦酸酯的新方法；4、研究了三价锰引发产生的硫自由基与α,β-共轭炔酮的加成-成环串联反应，发现了“一锅”合成2-芳硫基茚酮的新方法；5、研究了空气引发产生的硫自由基与α, β-共轭炔酰胺的加成-成环串联反应，发现了高效合成3-芳硫基-4-芳基吡咯-2-酮螺环己酮的新方法；6、研究了过氧叔丁醇和氧气引发产生的芳基硫自由基与苯乙烯衍生物的串联反应，开发了“一锅”合成β-羟基-β-芳基乙基硫醚和2-硫氰基苯乙酮的新方法；7、研究了K-OMS-2引发产生的磷自由基与共轭炔酯和炔酰胺的反应，发现了“一锅”合成香豆素膦酸酯和氮杂螺环膦酸酯的新方法；8、研究了K-OMS-2引发1，3-二酮产生的碳自由基与β-硝基苯乙烯的加成-成环串联反应，发现了“一锅”合成脂环并呋喃肟衍生物的新方法；9、研究了三氟甲基自由基与杂芳环的反应，发现了高效合成三氟甲基化的香豆素、吡啶酮和嘧啶酮的新方法；10、研究了铜催化的芳基自由基与三甲基亚膦酸酯的反应，发现了一种芳基膦酸酯新的催化合成方法；11、研究了CoPc及CoPc/Cu(OAc)2二种体系催化的芳基肼与芳胺的反应，选择性地合成了2-氨基联苯和二芳胺衍生物。本项目的成果对于有机化学理论、有机合成新方法的发展具有重要的意义。本项目发现的新方法中有部分具有很好的工业应用前景，这些新的方法可应用于药物、农药及材料的合成中。