碘化物参与分子间氧化串联环化构建杂环骨架的新策略研究

Heterocyclic compounds are important compounds in organic chemistry and the study for synthesis heterocyclic compounds is always a hotspot in organic chemistry. With the development of C-H bond activation and C-C bond formation, it is one of the major challenges that the method of intermolecular oxidant tandem cyclization is employed to construct substituted heterocyclic compounds due to simple, efficient characters. The main task of this project is to study nonmetallic iodides-mediated to synthesize the heterocyclic skeletons via intermolecular oxidant tandem cyclization. Based on our works which had been published, we want to enlarge the application scope of intermolecular oxidant tandem cyclization with nonmetallic iodides and hypervalent iodine reagents, establish new reaction systems through the methods of decarboxylation, C(sp3)-H bond activation and C(sp2)-H bond double functionalizations, screen the influencing factors of different reaction systems. Then we sum up the rules of these transformations to probe and propose mechanisms. Finally, we provide a series nonmetallic, novel and feasible methods for construction heterocyclic compounds via intermolecular oxidant tandem cyclization.

杂环化合物是有机化学中的重要的一类化合物,对其合成的研究一直是有机界的热点之一。随着C-H键活化和C-C键构建的研究的发展，分子间氧化串联环化反应构建多取代杂环化合物的方法以其简单、高效成为了目前有机化学的重大挑战之一。本项目主要研究利用非金属碘或高价碘化物参与分子间氧化串联反应构建杂环骨架的新策略和新方法，从而推动更加绿色、经济、便捷地合成杂环衍生物。在我们前期的工作基础上，我们希望拓展非金属的碘化物参与的氧化反应体系在构建杂环骨架方面的应用范围，通过脱羧、C(sp3)-H的直接活化、C(sp2)-H键双官能团化的措施构建新的反应类型，探索碘及高价碘化物不同反应体系的影响因素，总结反应规律，探讨并提出反应机理，探寻到一系列可行的非金属参与的分子间氧化串联环化反应构建多取代杂环骨架的新方法。

杂环化合物作为重要的有机化合物不仅广泛存在于天然产物中，而且已经被大量地应用在药物、材料、染料、颜料、农药等领域，特别是在医药领域的巨大应用，杂环化合物已经成了保障人类身体健康最有利的武器之一。杂环化学自诞生之日起就成了有机化学家研究的焦点，历经了几百年的发展，杂环化合物的合成方法依然是有机化学的研究热点之一。分子间氧化串联环化反应是一类全新的反应类型，特别是C-H键的活化和C-C、C-N键的构建的全新概念的提出，串联环化反应为经济、高效、绿色和环保的合成杂环化合物提供了新的策略和途径，因此分子间的氧化串联环化反应也就成了当前有机化学方法学研究的新的机遇和挑战。.近年来，碘及碘化物参与分子间氧化串联环化反应受到了人们极大地关注。碘单质及碘化物性质及价态的多样性也就决定了碘化物在参与反应过程中机理的复杂性。本项目系统的研究了碘及碘化物与氧化物构建的催化氧化反应体系的反应历程，研究了碘鎓离子过程，碘氧化过程，单电子转移过程等反应机理，丰富了碘及碘化物参与杂环构建的研究内容，先后完成了一系列含氮含氧杂环骨架的合成，例如吲哚，呋喃，喹啉以及萘砜等化合物构建，碘在累积二烯进行双官能化方面的反应也一起得到研究。本项目在碘及碘化物与氧化剂共建的反应体系合成杂环化合物方面取得了一定的研究成果，建立了一系列碘或碘化物参与构建杂环骨架的新方法，掌握了碘或碘化物参与反应的底物结构特点，总结碘或碘化物参与分子间氧化串联环化构建杂环骨架的反应规律，深入的研究了碘或碘化物参与杂环构建反应的机理。碘化物参与分子间氧化串联环化反应的同时具有原子经济,环境友好，操作简单和原料易得等特性，因此，对其工业化生产具有非常广阔的前景和未来。同时，在碘或碘化物无法完成的反应中还进行了过渡金属催化氧化串联环化构架杂环骨架的研究。