碘诱导的串联环化反应研究及其在天然产物全合成中的应用

Heterocyclic compounds are one of largest species in organic compounds. They are important due to serve as building blocks for many natural products and pharmaceutical compounds possessing interesting biological activities. Iodine-mediated reactions have becoming a efficient new strategy for synthesis of heterocycles. Nowdays the study on this reactions mostly focus on electrophilic cyclizations of simple substrates, but the research of cascade cyclization reactions induced by iodine, especially the mechanism of the tandem cyclizations is opposite less. Based on our pre-work and the research trend in organic chemistry, this project aims to carry on the following research employing cascade cyclizations and amination reactions with the new appropriate propargyl alcohols and substrated indoles to afford a series of novel heterocycles in the presence of molecular iodine. We are screening the conditions of the iodine-induced tandem cyclizations and understand the initiation mechanism. We further want to investigate the regio- and stereo- selectivity of the reactions, in order to obtain the universal rule of this reaction. One new method will be established for carbon-hetero bond and carbon-halogen bond formation. Novel strategies for the construction of the heterocycles catalyzed by molecular iodine will be provided. This approach can be applied in the total synthesis of natural products with indole alkaloids as the key subunits.

杂环化合物是种类最多、数目最庞大的有机物之一，大量天然产物和具有重要生物活性的化合物及中间体都包含杂环骨架。碘诱导的反应已发展成一种有效的杂环合成新方法，目前的研究主要集中在碘参与的较为简单底物的亲电环化反应，而对于具有挑战的多步串联环化反应研究比较少，且对化学选择性控制以及立体选择性控制等问题研究的也不够深入。 本项目结合自己的前期工作基础和有关领域的研究动向，拟通过设计可行的炔丙基醇类和吲哚类底物，深入地研究分子碘诱导的串联环化和胺化反应,找出合适的碘催化反应体系明确引发机制并确认与之匹配的反应条件；深入研究影响碘诱导的串联环化反应选择性的因素，反应机理和反应体系对该类型反应的影响，以期找到设计该类型反应的普遍性规律。提出一种新的构筑碳杂键、碳卤键的方法并建立合成多类杂环的策略，在此基础上将碘催化的串联环化策略运用于含吲哚杂环的天然产物的高效合成中。

杂环化合物是种类最多、数目最庞大的有机物之一，大量天然产物和具有重要生物活性的化合物及中间体都包含杂环骨架。碘诱导的串联环化反应研究比较少，且对化学选择性控制以及立体选择性控制等问题研究的也不够深入。本项目通过设计合成一系列的炔醇类化合物、取代的吲哚类化合物、具有炔键（烯键）等多官能团的化合物为反应底物入手进行研究，探索串联环化的机理和途径。我们实现了高炔丙醇和苯磺酰肼类物质的串联环化反应；2-乙烯基苯胺类物质与叔丁基亚硝酸酯的环化反应，通过取代的吡咯类化合物的胺化和环醚的裂解反应合成了吡咯[1,2-a]喹喔啉等重要含氮杂环化合物。随着研究的深入，我们将原来的研究内容做了适当的扩展，在C-H键官能团化方面也开展了一些研究和探索，合成了一系列烷基取代的α-氨基酸酯。并在此基础上，对于碘催化的三唑和吡唑等杂环的合成做了初步的尝试，取得了可喜的进展。