有机金属试剂在选择性合成螺环反应以及C-H键活化反应中的应用研究

The project will focus on the stereoselective synthesis of special spirocyclic compounds by using organometallic reagents and the cross-coupling reaction of C-H bond with organoindium reagents.In the first part of this project, we will develop a new method for the preparation of the special spirocyclic compounds in one pot by an insertion of zinc powder or indium powder into designed substrates and subsequent intramolecular merallo-ene reaction. Chrial spirocyclic compounds and multicyclic compounds can be synthesized by virtue of this developed methodology. Additionally,we will also dedicate to the cross-coupling reaction of C-H bond in aromatic and heterocyclic compounds with organoindium reagents which have an excellent compatibility with various functional groups.One of goals of this study is to develop newly economic, eco-friendly, and practical methodology. Also, this project is one of the most important research areas in organic chemistry. Undoubtedly, the study on this project will provide effective methodology for organic synthesis chemists.

本项目将围绕利用有机金属试剂构建复杂有机分子骨架，发展经济环保、简单实用的有机合成方法学这一主题，开展具有独特骨架的螺环化合物的立体选择性合成和有机金属试剂与C-H键的交叉偶联反应的探索研究。在研究的第一部分，设计合成的反应底物卤代烃经金属氧化插入和分子内merallo-ene 反应后，一锅法便可得到具有独特骨架的螺环化合物，利用此方法学，可以进行手性螺环化合物以及多环化合物的合成。本项目的第二部分将致力于具有极佳官能团兼容性的有机铟试剂与芳香环的C-H键或者杂环的C-H键的交叉偶联反应，发展新的更经济环保的有机合成方法学。本课题是一个值得大力去开拓的前沿研究领域，既具有重要的学术意义又具有一定的实际应用价值，有着广阔的发展空间和应用前景。

有机金属试剂在有机合成中占有重要的地位，是构建复杂分子骨架的重要手段之一。本项目着重于研究有机金属试剂所参与的有机化学反应，特别是有机金属试剂所参与的C-H键官能团化反应。本项目首先研究了一种易于操作、成本低廉，而且反应条件温和，官能团兼容性好的有机锰试剂的新型制备方法。在金属镁、氯化锰和氯化锂作用下，卤代芳烃在10-25 ℃，1-16 h内即可转化成具有不同官能团的有机锰试剂。而且，该有机锰试剂具有一些特殊的化学性质，例如，利用有机氧化剂，制备的有机锰试剂可以发生自身氧化偶联反应，整个反应过程中，无需过渡金属催化剂参与。此外，在无过渡金属催化剂的存在下，有机锰试剂与1,2,3,4-四氢异喹啉衍生物中C-H键能够发生偶联反应，从而实现了有机锰试剂参与的C-H键官能团化反应。研究还发现，在无过渡金属催化剂的存在下，一类特殊的有机锌试剂亦能与1,2,3,4-四氢异喹啉衍生物及异色满衍生物发生C-H键官能团化反应。重要的是，该C-H键官能团化反应可以兼容对有机金属试剂敏感的酯基官能团。本项目在拓展C-H源方面也作了一定的研究，发现了一类既可以移除也可以进行进一步转化的导向官能团：s-三嗪类导向官能团。目前研究结果表明：在该导向官能团存在下，邻位可以形成新的C-O键，在实现C-H键官能团化后，该导向官能团可以移除成酚，也可以再进行交叉偶联反应，得到多取代的联苯类化合物。通过此方法，还可以制备得到普通方法难以实现的具有光学性质的三嗪类衍生物。这些研究结果对后续的研究具有一定的参考价值。