过渡金属催化的不饱和烃对胺缩醛的C-N键插入反应研究

The studies on transition-metal-catalyzed C-C and C-N bond formation reactions is a core and frontier of organic chemistry. The proposal is focused on development of new transition-metal-catalyzed C-C and C-N bond formation reaction with aminals and unsaturated hydrocarbons via C-N bond activation. Active metal-complexes could be generated via transition-metal-catalyzed C-N bond and C-H bond activation of aminals, which could be utilized as leading-complexes for establishing new C-C and C-N bond formation reactions via insertion of alkenes, alkynes and CO into the C-N bond of aminals. The corresponding asymmetric reactions could be also established via exploring some effective chiral catalysts, which provides some new and effective new methodologies for the synthesis of nitrogenated functional molecules.

过渡金属催化的C-C和C-N成键反应研究是目前有机化学研究的核心与前沿研究领域之一。本项目拟以过渡金属催化的胺缩醛与不饱和烃的C-C和C-N成键反应为研究主题。在过渡金属的催化下，通过胺缩醛的C-N键和C-H键活化制备相应的碳-金属活性中体，以这些活性中间体为导向，研究烯烃、炔烃、CO等不饱和分子对胺缩醛的C-N键插入反应，发展温和条件下胺缩醛的C-N键活化反应。通过手性催化剂的设计，建立相应的不对称催化反应体系，为具有生理活性的含氮功能分子的制备提供高效绿色的合成方法。

含氮有机分子广泛应用于生命科学和材料科学，据统计，市售药物分子80-90%含有氮原子，药物合成过程中每六步反应就有一步是关于含氮官能团的引入。如何通过催化的方法，实现简单易得的含氮官能团与碳氢化合物的直接反应来合成含氮功能分子，一直是有机化学中意义重大而又具有挑战性的研究领域，而发展高效的活化策略，将简单碳氢化合物和胺转化为具有特定反应活性的碳/氮-金属有机中间体是实现上述催化转化的基础。该基金的支持下，在过去的四年里主要着眼于钯-催化的不饱和键对C-N键的插入反应研究，发展了一系列含氮有机化合物的高效合成方法，取得了一些创新性的研究成果。具体内容如下：（1）发展了C-N键复分解的基元新反应，在此基础上建立了钯催化C-N键复分解的关环新反应，该反应可以高效地用来制备相应的5-16-元饱和氮杂环，为含氮药物分子的制备和新药的发现奠定了基础；（2）建立了胺缩醛对烯炔、1,3-二烯等的插入反应，发展了氨基联烯和氮杂环的合成新方法；（3）构建了电荷转移络合物活化惰性C-N键的新策略，实现了在惰性C-N键之间直接插入CO的羰基化反应和对烯烃等的插入反应；（4）除此之外，还发展了几类一系列烯烃和炔烃的氢羰基化，为酰胺和多环化合物的合成提供了高效的合成方法。总之，在上述基金的支持下，四年来取得了一些创新性的研究结果，一共发表该项基金标注的研究论文36篇，其中IF>10的论文4篇（1篇JACS，1篇ACIE，1篇Chem. Sci.，1篇Chem. Soc. Rev）。培养硕士研究生5名，博士研究生2名。