过渡金属催化的苯炔化学研究

The aryne chemistry has been re-born in recent years owing to the widespread use of o-trimethylsilylphenyl triflate. However, compared with the significant achievements of transition-metal-free reactions using arynes, the development of transition-metal-catalyzed benzyne chemistry is relatively sluggish. The unsatisfactory situation of this field covers several topics, which are the narrow scope of substrates, the insufficient species of catalysts, the limited types of reactions and the restricted mechanisms of transformations. Based on the applicant’s experience in developing novel transition-metal-catalyzed organic synthetic reactions and prediction of the research trends about benzyne chemistry, this project will explore the Cu-catalyzed double functionalization of arenes using benzyne three-component coupling, the Rh-catalyzed C-C insertion reactions with arynes, the Ag-catalyzed [3+2] reaction between arynes and ynones. These studies would further expand and enrich the transition-metal-catalyzed aryne chemistry in all aspects above-mentioned.

三氟甲磺酸(2-三甲基硅基苯)酯在近年来的广泛应用使苯炔化学重获新生。然而，与无过渡金属参与的苯炔化学蓬勃发展不同，过渡金属催化的苯炔化学的发展相对迟缓。其局限性表现在底物范围、催化剂种类、反应类型和反应机制等诸多层面。本项目将基于申请人开发过渡金属催化的新型有机合成反应的经验，以及对苯炔化学发展趋势的预估，通过对底物和反应的精心设计，探索铜催化苯炔双官能团化的三组分反应，铑催化苯并环丁醇或苯并环丁酮与苯炔的碳-碳插入反应，银催化苯炔和炔基酮的[3+2]反应。本项目的成功实施将进一步拓展和丰富过渡金属催化的苯炔化学的底物范围、催化剂种类、反应类型和反应机制。

本课题拓展和丰富了过渡金属催化芳基化学的反应类型和催化体系。（1） 铜催化：研究了原位生成的芳炔、末端炔烃和邻苯甲酰羟胺的铜催化三组分反应。通过调节反应条件，可以使该转化反应中的亲核反应子从末端炔烃扩展到苯并恶唑。该反应提供了一个简便、模块化的方法，从易于获得的底物合成邻炔基苯胺和邻苯并恶唑基苯胺。(Org. Lett. 2019, 21, 4250-4254.) 作为这项工作的继续，我们开发了一种铜催化的芳炔的碘炔化反应，可快速、方便地合成邻炔基芳基碘化物。机理研究表明，铜催化反应经历了两个步骤：1-碘-2-芳基乙炔的形成和芳炔插入C(sp)−I键。(Chem. Commun. 2020, 56, 972-975.) 据我们所知，铜催化芳炔插入C-I键（碳碘均保留）之前没有报道过。虽然插入过程的确切机理尚不清楚，但我们相信，在这项工作的启发下，可以不断发展出更多的过渡金属催化的芳炔对碳杂键的插入反应，这种新反应的催化图像也将在进一步的研究中逐渐清晰。事实上，本实验室已实现了铜催化芳炔插入（杂）芳基C–I键的反应，并正在进行相关的研究工作。（2）钯催化：一种新型LiOPiv促进的钯催化的烯醇三氟甲磺酸酯和芳炔的[2+2+2]环化反应得以确立。该方法具有良好的9,10-取代菲（包括环己[l]菲）的产率，且能耐受多种官能团，如酯、氰基和酮。该反应最有趣的是LiOPiv的使用，有效地调控了反应的化学与区域选择性。(Org. Chem. Front. 2018, 5, 2045-2050.)