过渡金属催化的含硫基团导向的C-H键活化反应研究

Transition metal-catalyzed C-C and C-X bond formation via C-H activation has emerged as an effective and powerful tool in organic synthesis. In these transformations, the regioselectivity can be controlled through the use of directing groups (DG) that commonly bear a lone pair of electrons. A variety of directing groups containing nitrogen and oxygen atoms have proved to be efficient in the C-H bond activations. Sulfur has received much attention by the chemists of organic synthesis, coordination chemistry, biomaterials and functionl materials. However, there is extremely rare example for utilizing sulfur as chelation groups in C-H activation, possiblely due to its strong coordination ability. We have engaged in the studies of transition metal-catalyzed C-H activation reactions, and we found recently that thioether could be used as the only directing group for the Pd-catalyzed olefination of arenes. In this project, we will study reaction mechanism of the C-H activation reactions assisted by sulfur as DG and transition metal (Cu, Pd, Ru, Rh, Ni, Fe) as catalysts. We will examine the effect of catalysts and ligands to obtain the optimal reaction conditions, therefore establishing the sulfur directed C-H functionalizations. The results of this project may lead to the creation of green and economical synthetic methods for sulphur containing compounds.

过渡金属催化的碳氢键活化反应已经成为由碳氢键直接构筑碳碳键和碳杂键的有力工具，显示出了巨大的绿色合成研究价值，是当前有机合成的重要研究领域。其中导向碳氢键活化的反应显示出了良好的反应活性和选择性，成为了这一领域的研究热点。含硫化合物是一个重要的化学工业品，被广泛应用于药物活性分子和功能材料的合成中。目前，有关N或O导向的碳氢键活化反应已经被深入研究，但有关硫导向的碳氢键活化反应还未见报道。最近，我们小组在这方面取得了一些进展。本项目拟开展过渡金属催化的硫导向C-H键活化反应研究，采用不同过渡金属如Cu、 Pd、Ru、Rh、Ni、Fe等，探索研究各种过渡金属催化剂和配体等对硫导向碳氢键活化反应的活性和选择性，深入研究过渡金属催化的硫导向碳氢键活化反应的反应途径、反应条件和反应机理，总结其反应特点和规律，从而发展和发现过渡金属催化的构筑含硫化合物的绿色合成新方法。

项目全面开展过渡金属催化的含硫基团导向的C-H键活化反应研究，并基于新型碳氢键活化反应及其在关键中间体合成中的应用研究，进行了其他导向基团辅助的碳氢活化反应，开展了过渡金属催化的sp2 和sp3碳氢键活化反应。包括过渡金属催化的C-H活化构建C-C键、C-O键、C-S键及C-N键反应，开拓了新的合成方法学。.（一）含硫化合物导向的碳氢键活化反应：.1. 发展了钯催化下亚砜导向的芳基C-H烯基化反应， .2. 发展了亚砜导向的芳基脱氢环化合成含S-硫桥键多环化合物的方法.3. 钯催化硫醚导向的芳环碳氢键乙酰氧化反应研究.4. 发展了CuBr催化下端炔、磺酰基叠氮和N,N-二甲氧基甲酰胺缩醛三组分反应，得到α,β不饱和脒衍生物。. (二)、过渡金属催化的C-H键活化构建碳硫键.1. 发展了镍催化条件下，脂肪酰胺化合物，双导向基团导向的C(sp3)-H活化构建C-S键，提供了制备硫醚类化合物的简便方法.2. 发展了镍催化条件下，芳香酰胺化合物以及丙烯酰胺类化合物，双导向基团辅助的C(sp3)-H活化构建C-S键，提供了制备芳基硫醚和烯基硫醚类化合物的简便方法 .3. 发展了利用二硫醚在碳酸钾作用下制备3-吲哚硫醚的简便方法，此方法有很好的官能团容忍性，环境友好，操作简单，条件温和的优点.（三）过渡金属催化的C-H键活化构建C-C键、C-O键及C-N键.（四）过渡金属催化碳氢键活化构建杂环化合物.1.发展了一种铜促进的以对甲苯磺酰腙和芳香胺为原料合成1,2,3-三氮唑的全新方法，进一步发展了脂肪胺与磺酰腙在单保护氨基酸配体存在时发生加成和N-N键形成反应，合成三氮唑。.2. 发展了铑催化下水相中一锅法合成取代异喹啉和杂环并吡啶衍生物的方法以及铑催化下乙酰苯肼化合物与缺电子烯烃在醋酸铜/醋酸条件下导向氧化烯基化反应合成2,3-二氢-1H-吲唑衍生物。.3. 发展了钴、镍、铜催化条件下双导向基团辅助的从脂肪酰胺和端炔（炔酸）通过C-H键活化合成吡咯啉酮化合物。.4 钴催化酯和炔构筑茚酮的反应以及钴催化烯胺和炔合成吡咯