强亲电性高价卤素试剂促进的碳碳σ键活化反应研究

碳碳σ键的活化反应一直是化学科学中的基础理论问题，它在石油重整、煤炭液化和有机合成等领域也有着重要的应用价值。由于高生成热和高活化能，碳碳σ键的活化及应用仍然具有很大的挑战性，目前报道的活化反应主要是过渡金属参与完成的，反应中往往需要化学剂量的金属试剂，底物常局限为高能态或有张力的化合物，反应条件苛刻。本课题希望应用非金属试剂来实现碳碳σ键的活化，主要思路是利用强亲电性的高价卤素试剂 促进碳碳键的活化反应。首先设计合成一系列具有强吸电子基团的高价碘、高价溴试剂,利用这些试剂的强亲电性和有机底物作用，促使底物的碳碳σ键发生活化，得到官能化的反应产物。还希望利用这些试剂的易再生性质，发展可重复再生或催化型的活化反应。这类新型碳碳σ键的活化反应，能够直接在有机底物中引入非金属元素的官能团，保留了高价卤素反应的试剂易得、条件温和、选择性高、环境友好等特点。

2011年获得本项目资助以来，课题组针对目前有机化学中亲电性有机合成试剂种类缺乏、研究不充分的现状，主要开展了亲电性元素有机试剂的发展及合成反应研究，利用代表性的亲电性元素有机试剂-高价碘试剂为突破口，发展了高价碘试剂作为两碳合成子（C2合成子）的全新反应模式，报道了高效、高选择性地合成多取代苯环和多取代杂环的新型方法。具体研究成果归纳如下：1）高价碘试剂和氧化吡啶作用产生邻位二取代反应，这一反应能够一步生成常规方法难以得到的含有邻位双取代基的苯衍生物。2）首次报道了高价碘试剂合成喹啉、喹唑啉等重要杂环分子的三组分反应，解决了多取代杂环取代基难以自由调控的难题，实现了芳基高价碘试剂引发成环反应、建立了多种重要杂环化合物的新型合成方法。3）利用高价碘试剂产生了多种其它活性中间体，并用这些活性中间体活化了C-H键、C-O键等惰性化学键，建立了这些化学键的新型官能化方法。截至目前在本项目资助下，共计接收和发表SCI论文13篇，申请中国专利5项。培养在读博士生2人，硕士生3人，本科生4人。得益于本项基金资助所取得的研究成果，资助者在资助期间获得了多项奖励。