三氟甲基取代的酰腙类合成砌块在三氟甲基化反应中的应用研究

The application of trifluoromethyl acylhydrazones as synthetic building blocks in preparing trifluoromethylated organic compounds will be investigated. The research works will attempt to provide some concise, efficient, atom-economy methods for preparing trifluoromethylated nitrogen-containing organic compounds, especially the nitrogen-containing heterocycles. The main research works are as following: 1) Nucleophilic additions of trifluoromethyl acylhydrazones will be studied using organometallics, carbon anions and electron rich aromatics as nucleophiles. 2) [3 + 2] cycloaddition reactions of trifluoromethylated azomethine imines and azomethine ylides will be investigated to provide methods for synthesis of trifluoromethyl pyrazolidinones and pyrrolidines. 3) Asymmetric versions of the above reactions will be tested by using chiral Lewis acids as catalysts or organocatalysts. 4) The mechanisms of the related reactions will also be studied for deep understanding of the reactions using trifluoromethyl acylhydrazones as synthetic building blocks.

该项目主要研究三氟甲基酰腙为合成砌块参与的三氟甲基化反应，通过研究合成一系列三氟甲基取代的含氮有机化合物，特别是含氮的五元杂环化合物，为三氟甲取代的有机化合物的合成提供简洁、高效、原子经济的合成方法。项目主要有以下几个方面的研究内容：1) 研究三氟甲基酰腙类合成砌块与亲核试剂的加成反应，主要探索与各种金属有机试剂的反应，与碳负离子的反应及与富电子芳烃的反应等。2) 三氟甲基酰腙类合成砌块的环化反应研究。探索三氟甲基取代的Azomethine imines和Azomethine Ylide的[3+2]环化反应，为三氟甲基取代的吡唑啉酮和四氢吡咯衍生物的合成提供新的合成方法。3) 三氟甲基酰腙类合成砌块参与的不对称反应研究。主要研究手性路易斯酸、手性有机小分子催化下由三氟甲基酰腙类合成砌块制备手性三氟甲基取代的有机化合物的方法；手性三氟甲基酰腙参与的不对称反应。4）研究相关的反应机理。

三氟甲基作为一种非常重要的含氟基团广泛存在于医药、农药及材料分子中，因此探索高效合成三氟甲化合物的方法多年来一直受到人们广泛的关注。本课题进行了三氟甲基酰腙作为三氟甲基合成砌块合成三氟甲基化合物的研究。研究结果表明三氟甲基酰腙是一种反应多样性的三氟甲基合成砌块，它们不仅能够通过碳氮双键进行亲核加成、自由基加成、加成/环化反应生成含三氟甲基的酰肼、酰腙、内酰胺等化合物，还可作为1,3-偶极子或亲偶极体进行各种[3+2]环加成反应，生成三氟甲基取代的吡唑衍生物、咪唑衍生物及哒嗪衍生物等。总之通过该项目研究工作，将三氟甲基酰腙发展成了反应多样性三氟甲基合成砌块。另外，项目的进行过程中还发现了TCCA或PIDA促进下，以TMSCF3为三氟甲基源的三氟甲基化反应，大大降低了三氟甲基化的成本。最后发现三氟甲基卤代腙是一高效的三氟甲基合成砌块，可用来合成多种三氟甲基含氮杂环化合物。