t-BuOK/DMF促进的自由基反应研究

Free radical reactions are typically carried out with halogenated substrates or special precursors in the presence of initiators or under light irradiation. New free radical reactions using non-halogenated substrates and non-classical initiation systems are highly desirable in terms of the application scope and disadvantages of present methods. Recently, we found that the intramolecular cyclizations of α-aryl tertiary amines with alkenes or ketones are efficiently promoted by t-BuOK/DMF. Tetrahydrogenquinolines and 2-aryl-indoles were prepared in good yields. A number of experiment evidences strongly suggest the generation of the carbamoyl radical from t-BuOK/DMF system. The carbamoyl radical abstracts a hydrogen from the tertiary amine to provide the α-amino alkyl radical, which initiates the consequent cyclization. Based on the new finding, we will study the generation mechanism of free radical intermediates and subsequent reaction pathways in t-BuOK/DMF system. We will also explore new free radical additions and couplings of α-aryl tertiary amines, α-aryl ethers, tertiary alkanes, diaryl methanes, acetals with alkenes, alkynes, ketones, imines, aryl halides, and electron-deficient arenes in t-BuOK/DMF and the related systems. In addition, we will study new carbamoylation reactions based on the reactivity of the carbamoyl radicals generated in t-BuOK/DMF and the related systems.

传统的自由基反应一般采用卤代物或特殊的活性前体，在引发剂或光辐射条件下发生。采用非卤代的底物和非经典的引发体系，能够大大扩展自由基反应的适用范围，弥补现有方法存在的不足。最近,我们发现t-BuOK/DMF有效促进α-芳基叔胺与烯烃和酮的分子内环化反应，以良好的产率制备了四氢喹啉和2-芳基吲哚类产物。多项实验证据表明反应中t-BuOK/DMF产生氨基甲酰自由基，然后夺取叔胺α-位氢原子，形成α－胺基烷基自由基并发生后续反应。在此基础上，我们希望对t-BuOK/DMF体系中自由基形成机理和反应途径开展深入研究，发展t-BuOK/DMF及相关体系促进的α-芳基叔胺、α-芳基醚、叔烷烃、二芳基甲烷、（氮、氧、硫）缩醛等与烯烃、炔烃、酮、亚胺、芳基卤、缺电子芳烃之间的新型自由基加成和偶联反应。此外，也研究t-BuOK/DMF及相关体系产生的氨基甲酰基自由基与多种底物之间的氨基甲酰化新反应。

传统的自由基反应一般采用卤代物或特殊的活性前体，在引发剂或光辐射条件下发生。采用非卤代的底物和非经典的引发体系，能够大大扩展自由基反应的应用范围，弥补现有方法存在的不足。我们在前期工作中发现t-BuOK/DMF体系能够引发特定底物产生自由基中间体，继而发生多种自由基反应。我们计划对t-BuOK/DMF体系引发自由基反应的机理、适用的底物范围和自由基反应类型进行深入和系统的研究，发展一系列新型自由基反应。. 在2015-2018项目实施期间，我们发现KOt-Bu/DMF体系能够促进叔胺与炔烃的分子内自由基环化反应，得到2-芳基吲哚衍生物。也能够促进酰胺、烯丙基胺与酮的分子内自由基加成反应，获得异喹啉酮类和4-芳基喹啉类化合物。KOt-Bu/DMF体系还能够促进二芳基甲基自由基的形成及与醛酮的分子内自由基加成，得到菲衍生物。也能促进三芳基甲基自由基的形成及与炔的分子内自由基环化反应，制备多芳基茚类化合物。此外，KOt-Bu/DMF也能促进二苯甲醇阴离子自由基的形成，与亚胺或者丙烯酰胺发生分子内加成，分别获得2,3-二芳基吲哚产物和3,4-二取代喹啉酮类化合物。我们也发现KOt-Bu/DMF体系能够促进N-芳基酰肼自由基的形成，通过自由基加成、脱酰基和脱氮气反应，生成N,N-二芳基酰肼产物。当使用卤代的N-芳基酰肼底物时，通过自由基偶联或者SNAr反应，分别得到1-芳基或者2-芳基-吲唑酮。KOt-Bu/DMF还能够促进酰胺自由基的形成，通过与烯烃的分子内加成反应，制备二氢异喹啉酮或者异吲哚啉酮产物。KOt-Bu/DMF还能够促进腙自由基的形成，与炔发生[3+2]环加成反应后得到四芳基吡唑产物。. 我们还研究了可见光促进的二芳基二硫醚参与的多种自由基反应，通过均裂产生芳硫基自由基，与炔烃、亚胺发生加成反应，得到苯并噻吩和苯并噻唑衍生物。此外，我们也发展了可见光促进的二芳基二硫醚与吲哚的芳硫化反应，制备了3-芳硫基吲哚衍生物。