基于D-A环丁烷的环加成反应研究

Cyclic compounds especially the strained small rings are key intermediates for the synthesis of natural and unnatural compounds.Thus, the synthesis of the strained small rings and their transformation is one of the hottest areas of organic chemistry. Donor-Acceptor cyclopropanes and Donor-Acceptor (D-A) cyclobutanes are very useful strained small rings, which can be used for the synthesis of diverse and unique molecular scaffolds. While the chemistry of D-A cyclopropanes continues to mature, reports extending similar synthetic transformations to the D-A cyclobutanes are comparatively limited.The project is based on the D-A cyclobutanes, which can be result in formation of 1,4-dipole under a proper catalyst, we envisaged that this 1,4-dipole may react with 3-substituted indoles, isocyanides, fulvenes and arynes (alkynes). The reactions will be well controlled with high chemo-, stereo-, and regioselective through the screening of catalysts and reaction conditions. The research not only greatly enriched the chemistry of the four membered rings, but also provided some novel cyclic compounds with potential applications in agricultural and medicinal intermediates.

环状化合物尤其是张力小环是合成天然产物或非天然产物的关键中间体。因此，基于张力小环的合成及其转化的化学方法学研究一直是有机化学家研究的热点领域之一。D-A环丙烷和D-A环丁烷是非常有用的张力小环，可用于高效构建各种新颖的分子骨架。然而相对于发展比较成熟的D-A环丙烷的化学来说，D-A环丁烷的合成转化的文献报道相对较少。本项目立题基于D-A环丁烷在合适催化剂催化下形成1,4-偶极子前体，我们拟通过现代有机合成设计策略，发展其与3-取代吲哚、异氰、富烯、以及苯炔（炔烃）类化合物的环加成反应。通过催化剂的筛选和反应条件的摸索，实现反应的化学、立体和区域选择性高效控制。本研究的顺利开展不仅可以大大地丰富四元环的反应化学，而且也可以提供一些在农医药中间体合成方面有潜在应用价值的新型环状化合物。

环状化合物尤其是张力小环是合成天然产物或非天然产物的关键中间体。因此，基于张力小环的合成及其转化的化学方法学研究一直是有机化学家研究的热点领域之一。D-A环丙烷和D-A环丁烷是非常有用的张力小环，可用于高效构建各种新颖的分子骨架。本项目基于 D-A 环丁烷为有机合成子: 1) 我们在研究 D-A 环丁烷和 3-烯基吲哚的环化反应时意外发现了 3-烯基吲哚的自身[3+2]环加成产物。2) 我们小组改进了合成 D-A 环丁烷的方法，发展了在Cu(OAc)2 或 FeCl3 催化下的[2+2]环加成反应用于合成 D-A 环丁烷。3) Lu(OTf)3催化下D-A 环丁烷和 2,1-苯并[c]异恶唑类化合物的[4+4]环加成反应研究。4) Sc(OTf)3催化下D-A 环丁烷和靛红衍生的亚胺类化合物的[4+2]环加成反应。本项目的研究不仅大大丰富了D-A 环丁烷参与的反应化学，更能够为在农医药领域具有潜在应用的碳环或者杂环类化合物合成打开一个新的通道，为有机合成提供新的手段。