过渡金属催化O2氧化的脱氢偶联反应构建芳基C-N键

芳基C-N结构单元广泛存在于天然产物和药物分子中。在通常构建芳基C-N键的方法中，使用官能化的Ar-X和N-X（X = Metal, Halogen, OTf, etc.）作反应底物，或使用过氧化物、金属盐等作氧化剂。本项目拟通过过渡金属催化、廉价清洁的O2（氧气）氧化芳香化合物中普遍存在的惰性sp2 C-H键和胺（包括酰胺、磺酰胺等）中常见的N-H键分子间脱氢偶联反应，发展一种既步骤经济又原子经济地构建芳基C-N键的绿色、高效方法。该设计在反应概念上有别于传统的芳基C-N键构建方法，不仅拓展了C-H键直接官能化的思想，而且试图将O2氧化应用其中。并通过中间体鉴定、合成，同位素标记等技术方法，探索和揭示反应的催化作用机理和规律, 初步建立反应体系筛选和优化的理论指导原则。

本项目按照基金申请书中所写的过渡金属催化脱氢偶联构建芳基C-N键的研究内容和研究方案，认真地开展了一系列工作，具体如下：①实现了铜催化的N-氧化喹啉衍生物与胺（酰胺）的直接脱氢偶联，高效地合成广泛存在于药物、具有生理活性的天然化合物中2-胺基喹啉类化合物，与传统的构建芳基C-N键的方法相比，该方法具有显著的原子经济性和步骤经济性。相关研究结果发表在国际著名期刊Org. Lett., 2013, 15(20) 5198–5201。②实现了溴化亚铜催化的空气氧化的吡啶或吡唑导向的芳香化合物与不同的酰胺（乙酰苯胺、苯甲酰胺、酰亚胺等）衍生物的脱氢偶联反应，该方法使用廉价易得的空气作为氧化剂，相关内容投到Adv Synth & Catal (已接受)。③实现了铜催化的过氧叔丁醇氧化的五元杂环（吡咯、呋喃等）sp2C-H键官能团化与糖精衍生物N-H键氧化偶联构建芳基C-N键，相关内容发表在Chem. Asian J. 2014, 9, 3413 – 3416。④ 实现了铜催化的N-氧化喹啉衍生物C-H键活化与酰氧基吗啉偶联构建芳基C-N键，开辟了构建芳基胺类化合物的新途径，该工作已投到Org & biomol Chem。另外还开展了一些C-H活化的其他一些相关工作。上面发展的构建芳基C-N键的方法，不但具有步骤经济性，而且又具有原子经济性，并通过中间体鉴定、合成，同位素标记等技术方法，探索和揭示反应的催化作用机理。