三氮唑作为aza-[4C]合成子的反应研究及其在天然产物全合成中的应用

The synthesis of nitrogen-containing heterocycles has always been a hot topic in organic chemistry. The α-imine rhodium carbene formed by rhodium catalyzed denitrogenation of triazole is one of the important intermediates for the synthesis of nitrogen-containing heterocycles. In the ring formation reactions studied up to now, most triazoles participate in the reaction as aza-[3C] synthon, and in few studies as aza-[4C] synthon. In view of the current situation, this project intends to develop a series of methodologies in which triazole is used as aza-[4C] synthon. In addition, the [4+2] cyclization reaction between aza-[4C] synthon and [2C] synthon could be employed as the key step to complete the total synthesis of natural product Communesin F. A series of [4+n] cyclization reactions studied in this project could greatly enrich the reaction types of triazole as aza-[4C] synthon, and could provide new and efficient methods for the synthesis of nitrogen-containing heterocyclic compounds. In addition, these methods could be used to further synthesize complex polycyclic compounds, providing opportunity for the study of biological activities of related compounds.

含氮杂环化合物的合成一直都是有机化学研究的热点，三氮唑在铑催化下形成的α-亚胺铑卡宾中间体含有一个氮原子，是合成含氮杂环化合物的重要中间体之一。目前研究的成环反应中，三氮唑大多作为aza-[3C]合成子参与反应，作为aza-[4C]合成子的研究极少。针对目前这一现状，本项目拟研究以三氮唑作为aza-[4C]合成子的一系列[4+n]环化反应，同时准备利用aza-[4C]合成子与[2C]合成子的[4+2]环化反应作为关键步骤，完成天然产物Communesin F的全合成。本项目研究的一系列[4+n]环化反应可以极大的丰富三氮唑作为aza-[4C]合成子的反应类型，能提供高效的合成含氮杂环化合物的新策略，同时可以利用这些反应进一步合成复杂多环化合物，为相关化合物的生物活性研究等提供帮助。

本项目研究了一类特殊的三氮唑，该类三氮唑在铑催化下可以生成氮杂二烯中间体，该中间体可以作为aza-[4C]合成子参与多种类型的反应。经过研究发现，该中间体具有较强的亲电性，可以与一些常见的亲核试剂如吲哚，亚胺的氮原子等发生反应，合成吡啶并吲哚，环戊烷并吲哚，嘧啶和咔唑等各种含氮杂环化合物。除此之外，还探索了利用上述相关方法来合成Communesin F，尽管因关键反应的副产物过多导致该分子合成困难，但另外完成了同是吲哚生物碱的Aurantiocalvine 的全合成。本项目的实施基本将该氮杂二烯的反应性质探索清楚，同时发展了多种杂环化合物的合成方法，为以后利用该类三氮唑奠定了理论基础。另外，完成了4步合成天然产物Aurantiocalvine，具备一定的产业转化潜力 。本项目研究期间，项目负责人以第一作者或通讯作者发表相关SCI论文8篇，另外参与SCI论文7篇。累计培养研究生9名。