亲电试剂活化三级胺、三取代肼和二取代羟胺而促进的一些重排反应

A rearrangement reaction can realize the construction of a certain molecular skeleton, providing unique regio- and stereoselectivity. The rearrangement reactions enabled by activation of the amino groups in tertiary amines with electrophiles and in situ generation of quaternary ammonium inner salts as intermediates can not only significantly decrease the temperature for the rearrangement of tertiary amines and avoid the use of strong bases or acids, but also improve the step-economy and introduce various functional groups into the products. We will first study some new [2,3]-sigmatropic and Stevens rearrangement reactions of N-allyl, N-propargyl, and N-benzyl α-amino acid esters and analogues activated by small-ring compounds, such as epoxides, aziridines, and bicyclo[1.1.0]butanes, and electron-deficient alkenes, such as acrylic acid derivatives, vinyl ketones, and vinyl sulfones. Then we will develop some similar rearrangement reactions of N-allyl, N-propargyl, and N-benzyl hydrazines and hydroxylamines activated by arynes, small-ring compounds, and electron-deficient alkenes. We mainly plan to use Lewis acids to regulate the regio- and stereoselectivity for these rearrangement reactions, expecting the synthesis of highly functionalized amine, hydrazine, and hydroxylamine derivatives with high selectivity under appropriate reaction conditions.

重排反应可以实现一些特定分子骨架的构建，具有独特的区域和立体选择性。通过亲电试剂活化三级胺的氨基而原位生成季铵内盐中间体的途径来进行重排反应不仅可以显著地降低三级胺重排反应温度，避免使用强碱或强酸，还能够提高反应步骤经济性，并向产物引入多种官能团。我们拟先研究环氧化合物、氮杂环丙烷、二环[1.1.0]丁烷等小环化合物和丙烯酸衍生物、乙烯基酮、乙烯基砜等贫电子烯烃活化N-烯丙基、N-炔丙基、N-苄基-α-氨基酸酯及类似物而促进的一些新型[2,3]-σ迁移重排反应和Stevens重排反应，然后发展芳炔、小环化合物、贫电子烯烃等亲电试剂活化N-烯丙基、N-炔丙基、N-苄基肼和羟胺而促进的一些类似重排反应。我们拟主要利用路易斯酸来调控这些重排反应的区域和立体选择性，期望在适当反应条件下高选择性地合成含多种官能团的胺、肼和羟胺衍生物。

发展新型重排反应可以实现一些传统反应难以实现的特定分子骨架的构建，具有独特的区域和立体选择性。虽然三级胺、肼和羟胺衍生物在高温、强碱或者强酸条件下可以进行σ迁移重排反应而生成复杂有机分子，但剧烈的反应条件极大地限制了其合成应用范围。基于电荷加速原理，我们以芳炔、贫电子烯烃、小环化合物等易得亲电试剂活化多种三级胺、肼和羟胺衍生物的氨基，原位生成的内盐中间体可以在温和条件下发生一系列新型重排反应，取得的主要研究成果包括：发展了芳炔促进三级炔丙基胺、三级2,3-联烯基胺的[2,3]-σ迁移重排反应，促进三级炔丙基胺的aza-Claisen重排反应，以及促进酰肼的Curtius类型重排反应；发展了联烯基酮促进α-手性三级烯丙基胺的不对称aza-Claisen重排反应；发展了环氧化合物促进α-氨基酸衍生的三级胺的Stevens重排反应；发展了二环[1.1.0]丁烷促进烯丙基胺的[2,3]-σ迁移重排反应。这些重排反应具有很高的步骤经济性和原子经济性，不需要高温、强碱、强酸和过渡金属催化剂，具有实验操作简便和反应条件温和的优势，从而可以简洁而有效地构建含有多种官能团的复杂含氮有机物。此外，我们利用芳炔或者钯催化剂，发展了有机胺及其衍生物的一些高选择性碳-氮键断裂反应，拓展了碳-氮键断裂的合成应用范围。已在Chem. Commun.、Chem. Eur. J.、Org. Lett.、J. Org. Chem.、Adv. Synth. Catal.等重要学术刊物上发表17篇论文。