基于金卡宾中间体1,2-炔基迁移的串联反应研究

Gold-catalyzed cascade reaction has become a powerful tool in synthetic organic chemistry. Its mechanistic investigations, especially the investigations on the intermediates in the reaction pathway, capture the attention of the chemical community. Among these investigations, the 1,2-group migration in gold carbene intermediates attracts lots of interests because of its wide applications in cascade reactions. The 1,2-migration of hydride, alkyl, aryl, or alkenyl groups are dominantly observed for gold carbene intermediates, whereas a 1,2-alkynyl migration is rarely reported and investigated. As functional groups, alkynes are expected to undergo useful transformations after their 1,2-migrations in cascade reactions. Additionally, the investigations on the chemoselectivity between alkyne and other groups to perform a 1,2-migration is highly desired. Thus, by design of suitable starting materials, we plan to develop new cascade reactions based on 1,2-alkynyl migrations onto gold carbenes for the synthesis of bioactive furans and formylated bicyclic pyrroles, as well as for further investigations on 1,2-alkynyl migrations.

金催化的串联反应已成为有机合成化学强有力的工具之一, 对其反应机理的研究，特别是反应中间体的研究也引起越来越多的关注。其中金卡宾中间体的基团1,2-迁移在串联反应中得到广泛应用，具有非常重要的研究意义。目前对于金卡宾中间体基团1,2-迁移的报道集中于氢、烷基、芳基等基团，对炔基的1,2-迁移仅有几例报道且大多停留在“观察”到该现象的阶段。对于非常易于转化的炔基，在进行1,2-迁移后如何对其加以有效利用，是非常值得深入研究的课题；此外，对于金卡宾中间体中炔基在进行1,2-迁移时的化学选择性问题，目前也没有系统研究。为此，本项目通过设计合适的底物，使其在金催化下产生金卡宾中间体并进行1,2-炔基迁移，并使迁移后的炔基参与到后续的串联反应当中，生成具有生物活性的呋喃及甲酰化双环吡咯化合物，在此过程中实现对金卡宾中间体1,2-炔基迁移的深入研究并建立合成多取代呋喃及甲酰化双环吡咯化合物的新方法。

均相金催化的串联反应已成为有机合成化学工具箱里最重要的工具之一。金卡宾中间体作为均相金催化化学中最为重要的反应中间体之一，围绕其展开的有机合成方法学研究具有非常重要的意义。本项目主要研究基于金卡宾中间体的串联反应，发展了一系列重要杂环化合物的合成方法学。1）以金（I）催化的氧化/1,2-芳杂环迁移的串联反应为关键步骤，合成α-芳杂环取代的1,3-二酮化合物。在此反应的基础上，又发展了一锅法合成4-芳杂环取代吡唑以及4-芳杂环取代恶唑化合物的方法。该项研究首次报道了金卡宾中间体α-芳杂环1，2-迁移现象，为新反应的设计提供了指导与参考。2）研究了金催化下重氮化合物的环加成反应与偶联反应。实现了金催化下α-重氮酯与炔丙醇衍生物的【4+1】环加成反应，得到2,5-二氢呋喃化合物；实现了金催化下重氮氧化吲哚的二聚反应，发展了异靛蓝化合物的合成新方法。3）研究了1-酰基-2-炔基环氧乙烷化合物在金或者银络合物催化下的1，2-酰基迁移/环化反应，发展了3-甲酰基呋喃化合物的合成新方法。4）研究了均相金（III）催化下1，4-二炔-3-醇化合物的串联反应，发展了1-（呋喃-3-基）-1，2-二酮的合成新方法。5）基于在均相金催化领域的成果，项目执行人受邀撰写综述一篇，详细总结了近年来均相金催化下炔丙醇及炔丙胺化合物的转化，为相关研究人员提供了重要的参考。. 此外，在本项目的执行过程中，我们发现了炔烃与（异）喹啉氮氧化物一种新的反应模式。金属催化剂存在下，（异）喹啉氮氧化物可将其氧原子转移至炔烃，生成α-羰基金卡宾中间体，进而发生一系列化学转化。我们研究发现，在没有金属催化剂存在的条件下，二者也可以发生反应，得到（异）喹啉衍生物。基于该反应模式，我们发展了一系列含氮多环化合物的绿色合成方法。目前，仍有部分基于该项发现的研究正在进行。