基于自由基串联环化反应可控合成多环呋喃（氧杂螺环）衍生物的研究

It is of great practical significance to study the radical type functionalization of furan rings for the synthesis of polycyclic furan and the five membered oxaspiro derivatives. By using visible light catalyzing the formation of radicals triggering the cyclization reactions of isocyanide/furan, alkyne/furan, nitrogen radicals/furan, the project develops the synthetic methods of the polycyclic furans and the five membered oxaspiro including N=C, C=C, C-N, C=N-N, C=N. Two strategies will be applied: ① the factors, including the catalyst types、concentrations、substituents、 solvents etc, which affect the addition of radicals (imine carbon radicals, allyl carbon radicals, different electrical nitrogen radicals) to furan rings will be researched systemically. Summarize the methods and rules to controllable synthesis of target molecules.② Metal involved radicals relay strategy. By combining the high activity of radical chemistry and the high selectivity of metal catalysis, the reaction paths may be changed and the product selectivity can be improved by adjusting the ligands or additives..Through the implementation of this project, on the one hand, a variety of functional organic molecules will be synthesized; on the other hand, the reaction mechanism will also be in-depth understood to disclose the basic laws and critical reasons of the reactions, which can guide the synthesis of other cyclic molecules.

研究自由基型功能化呋喃环对于合成多环呋喃、五元氧杂螺环衍生物具有重要的现实意义。本项目拟采用可见光催化生成自由基的方法，以自由基启动异腈/呋喃、炔键/呋喃、氮自由基/呋喃的环化反应为研究对象，探索含N=C、C=C、C-N、C=N-N、C=N等官能团多环呋喃、五元氧杂螺环骨架的合成方法：①系统研究光敏催化剂种类、浓度、反应底物中特定位置取代基团电子效应和共轭效应、溶剂等对分子内亚胺碳自由基、烯基碳自由基、不同电性氮自由基对呋喃环加成选择性的影响，总结方法、规律，可控完成目标分子的合成；②采用金属催化的自由基接力策略，结合自由基化学的高活性和金属催化的高选择性，通过筛选配体、添加剂等，调控反应路径，提高反应产物选择性。.通过该项目的实施，一方面合成出多种具有潜在应用价值的多环呋喃、氧杂螺环衍生物；另一方面通过对反应机理的深入研究，揭示影响反应的基本规律和决定性因素，指导其他环状分子的合成。

开展多环呋喃、氧杂螺环等杂环分子的合成方法研究，对于相关天然产物的合成、药物分子的开发、修饰等具有重要意义。本项目主要采用两种策略探索呋喃并环及氧杂螺环等杂环化合物的构建方法：1）可见光催化诱发产生自由基功能化呋喃环策略；2）过渡金属催化呋喃环3-位C-H键活化策略；实验表明后者更容易实现呋喃并环化合物的合成。该项目主要完成了如下工作：①设计合成邻呋喃芳基炔丙醇底物，使之与芳基硼酸发生分子间串联环化反应，完成了萘并呋喃类化合物的合成方法研究；②设计合成邻呋喃芳胺底物，使之与芳基炔丙醇衍生物发生分子间串联环化反应，构建出一系列呋喃并氮杂䓬类化合物；③在Pd、Cu共催化下，实现Ts保护的邻呋喃芳胺底物分子内呋喃环3-位C-H与N-H偶联环化，完成了一种芳环并吡咯环并呋喃环骨架的合成方法研究；④探索自由基型功能化呋喃/炔底物时，发展了一种2-羟基-9-芴酮衍生物的合成方法；此外，该项目中尝试了将呋喃环更换为芳环或吲哚环，发展了四类其他杂环化合物的合成方法：①研究芳基酰胺与a-重氮酮分子间反应时，选择性地实现了a-重氮酮底物的a、b-位反应位点C-H键活化，发展了两类异吲哚酮骨架的构建方法；②设计合成吲哚烯胺酮底物，在过渡金属催化下实现分子内C-H/N-H偶联环化，完成了两类吲哚并吡喃酮衍生物的合成；.通过该项目，完成了三类呋喃并环（萘并呋喃、呋喃并氮杂䓬、呋喃并吡咯环）化合物的合成，两类异吲哚酮、两类吲哚并吡喃酮骨架的构建。而且通过对反应机理的深入研究，揭示了影响反应的基本规律和决定性因素，对于其他环状化合物的合成具有重要参考价值。