VIII族元素（钴、铑、铱）催化的C(sp3)-H键官能化反应研究

Group 9 [Cp*Co(III), Cp*Rh(III), and Cp*Ir(III)] complexes catalyzed functionalizations of C(sp2)-H bonds have in recent years attracted significant interest. In sharp contrast to C(sp2)-H bonds, the selective functionalization of C(sp3)-H bonds is much more challenging and only very limited examples have been reported. In this project, we will carry out a comprehensive investigation into the Cp*Co(III)-, Cp*Rh(III)-, and Cp*Ir(III)-catalyzed C(sp3)-H functionalizations with a variety of coupling partners, thus largely improving the diversity of substrates and reaction types. At the same time, mechanistic experiments and DFT calculations will also be carried out to gain insights into the reaction mechanism. In summary, this original and novel research has great potential in many applications.

近年来，针对茂基三价金属钴、铑、铱催化的C(sp2)-H活化方法学研究发展迅猛，特别是与极性多重键的偶联反应中都表现出明显且独特的优越性，但是针对C(sp3)-H键官能团化的研究报道却仅有数例。在本项目中，我们将深入展开茂基三价金属钴、铑、铱催化的C(sp3)-H键活化的方法学研究及其应用的推广，进一步提高其底物和反应类型的多样性，希望发现一系列新颖、高效、环境友好的合成方法学，并尽可能结合机理实验以及密度泛函理论(DFT)计算，提出并证明相关的催化反应机理。总之，本研究项目具有明显原创性和探索性，具有较强的理论意义和应用潜力。

通过本项目，我们研究了钌、铑催化的C-H键活化并偶联多聚甲醛、重氮、烯烃等反应。完成了以下方法学的研究：1）通过利用无痕的氧化性的定位基团，实现了三价铑催化的C-H的烷基化反应。该反应条件温和，氧化还原中性。2）实现了钌催化的C-H键偶联多聚甲醛醛的反应。该反应具有挑战性，条件温和，能直接获得含羟甲基的化合物。3）实现了钌催化的富电子苯的邻位C-H联烯化反应。4）实现了三价铑催化的串联的C-H芳基化/胺化反应，该反应直接一步就能合成2,3-二氢苯并呋喃类化合物。另外，通过构建化合物库，筛选到了新型能作用于表观遗传重要靶点BRD4的苗头化合物，并对其进行确证、结构优化以及成药性优化，获得了候选化合物。本项目共发表SCI论文6篇。