铁、铜催化的烯胺酮及其类似物的选择性反应与应用

Transition metals catalyzed selective C-C and C-X bond forming reactions are the most important reasearch field in synthetic organic chemistry. On the other hand,enaminone derivatives are unique molecules which combine the ambident nucleophilicity of enamines with the ambident electrophilicity of enones. They are useful and versatile synthetic intermediates in organic chemistry.In recent years,the development of sustainable, environmentally benign C-C and C-X bond forming procedures has emerged as a rapid growing area in nowadays organic chemistry. In this reasearch, we plan to develop selective novel protocols of the transformation of enaminone derivatives using iron or copper as catalysts, because both copper and iron compounds are cheap, less toxic and easy to prepare. It includes the following parts. First is the development of new methods for the synthesis of eaninones using hydroamination strategy catalyzed by Fe or Cu. Second is the direct functionalization of its alfa-C-H bonds and the sequencial intramolecular cyclization reactions. Third is the development of selective functionalization procedures for the alfa-C-H bond and/or the N-H bond in the enaminone molecule. We will try to make clear how the selectivity occurs by precise reaction conditions controll, or by changing the substituets at the substrates, and then understand the mechanism. The last part is the development of new methodology for the synthesis of heterocycles.

过渡金属催化的高选择性化学键形成反应是有机合成化学中的核心研究内容。烯胺酮及其类似物分子中同时具有多个亲核位点和亲电位点，亲核位点中既有杂原子也有碳原子，为多样性反应的发生提供了条件，是有机合成的重要砌块。铁、铜是价格低廉、对环境友好的金属，本研究拟围绕过渡金属铁、铜催化的烯胺酮及其类似物的合成与转化反应展开研究。包括通过炔烃的氢-胺基化反应构筑特定结构的底物分子，研究该类化合物的alfa-位碳-氢键官能团化反应及其后续反应，设计与发展新型的成环反应策略用以合成具有重要应用价值的杂环化合物。通过精心调节反应底物的立体、电子效应，催化剂金属的价态、配体的特性等，探索实现高选择性化学转化的途径。研究相关反应的反应机理，发展高选择性碳-碳键、碳-杂原子键形成的新方法。并尝试把这些体系应用到具有生物活性的杂环化合物或天然产物的合成中。

本研究主要研究了烯胺酮类似物的新合成方法及其后续转化反应。发展了三种烯胺酮类似物，烯炔醚、带有酰胺的烯炔酯以及硫代酰胺取代的烯炔酯的高效合成新方法，并将这些合成的底物应用到含杂原子特别是杂环化合物的合成中。发展了烯胺酮类化合物或烯炔醚类化合物的-位碳-氢键官能团化反应，发现了胺烯酮 alfa-位碳的选择性锂化反应，并利用该反应合成了胺基呋喃衍生物。这些反应还被应用到各种杂环或并杂环化合物的高效合成中，包括：吡咯， 1,2-二氢吡啶，环戊酮并吡咯类化合物，取代喹啉，1,3-共轭二烯衍生物，alfa-胺基萘，茚酮并吡咯类化合，2-螺环吲哚类化合物等，探讨了其中一些反应的反应机理。通过反应条件控制，实现了胺烯酮类分子中三个不同亲核位点的选择性反应，并成功将其应用到呋喃、吡啶和共轭二烯类化合物的合成中。首次报道了非过渡金属参与的稳定炔烃插入1，3-二羰基化合物C-C sigma-键的反应，发展了氧杂蒽酮类化合物和七员或八员环化合物的合成新方法，并将其应用到含七员或八员环骨架的类天然产物合成中。