缺电子炔烃参与的多组分反应设计和在不对称合成中的应用

This project will focus on the study for the design of multicomponent domino reactions with enaminone (enamino ester) as key intermidate and development of new synthetic methods for heterocycles. Based on the several reactive sites and versatile activities of enaminone (enamino esters) molecules, which would be formed in situ from the addtion of nitrogen-containing nucleophiles such as primary and secondary amines to electron-deficient alkynes,a series of new multicomponent domino reaction would be designed and developed.These new multicomponent reactions investigated in detail would be including 1) The reactions of enamino esters with α,β-unsaterated carbonyl compounds, which are also prepared in situ from the reactions of carbonyl compounds with active methylene compounds; 2)The cycloaddition of enamino esters as electron-sufficient alkenes or as aza-dienes with versatile molecules having multipole bonds under Lewis acid or base catalysts; 3)The multicomponent reaction assisted by the actvie intermediates derived from the reaction of electron-deficient alkynes with heteroatom-containing (N,O,S,Se) nucleophiles; 4) In the presence of L-proline and its derivatives, L-thiazolidinium-4-carboxylates,cinchonine salt as chiral actalyst,the asymmetric multicomponent reaction assisted by enamino esters and the effcient asymmetric synthetic methods for heterocyclic compounds. By screening the structure of substrates, effect of substituents and activity of catalyst, the reaction selectivity and molecular diversity of these mutlcomponent reaction would be investigated throughly. The aim of this project would be developing several new multicomponent reactions and providing efficient green synthetic methods for complex heterocyclic systems.

本项目将开展以烯胺酮(酯)为关键中间体的串联反应的设计和杂环化合物合成新方法的研究。通过缺电子炔烃和胺等亲核试剂反应现场生成的烯胺酮(酯、腈)等，利用烯胺酮(酯)具有多个反应中心的性质，设计一系列新的三组分和四组分串联反应。研究烯胺酮(酯)与通过醛和活泼亚甲基化合物反应现场生成的α,β-不饱和化合物的多组分串联反应；研究Lewis酸催化下烯胺酮(酯)作为富电子烯烃，以及作为氮杂二烯参加的环加成反应；研究其它含氮(氧、硫、硒)亲核试剂代替芳香胺反应生成的类似于烯胺酮(酯)的中间体及其串联反应；探索在取代脯氨酸和噻唑啉甲酸以及奎宁盐等手性有机小分子催化下，将烯胺酮（酯）参与多组分串联反应拓展为新的不对称反应，建立合成手性杂环化合物的有效方法。研究化合物结构，取代基效应和催化剂等在串联反应中的影响规律；研究控制多组分串联反应的反应选择性和分子多样性的方法；为杂环化合物提供新的绿色化学合成方法。

我们按照项目申请书和任务书确定的研究计划，开展了系统性的研究工作，设计使用氮杂芳烃和缺电子炔烃形成的1,4-偶极中间体等为关键组分的多组分串联反应，为含氮杂环化合物的合成提供了高效合成方法，取得了一系列创新性的研究成果。已经发表研究论文23篇。. 1. 取代吡啶，丁炔二酸二甲酯和3-亚烷基吲哚酮的三组分反应，得到了螺[吲哚酮-3,1’-喹喔啉]，反应具有高产率和高立体选择性。形成的螺[吲哚酮-3,1’-喹喔啉] 含有1,2-二亲吡啶结构单元，是优良的环状1,3-二烯烃，还可和丁二酰亚胺等发生 D-A加成反应，得到结构复杂的桥环化合物。. 2. 非常有意义的是4-二甲氨基吡啶，丁炔二酸二甲酯和芳亚甲基氰乙酸酯的三组分反应，反应不能停留在1,4-偶极体和亲双烯体的环加成反应阶段，可以串联完成环加成反应和D-A加成反应，得到一般方法难以合成的桥环-螺环化合物。. 3. 我们发现吡啶与丁炔二酸二甲酯和靛红通过环加成反应形成的螺[吲哚-3,2'- [吡啶[2,1-b][1,3]氧氮杂环己烷]衍生物, 具有环状1,3-共扼二烯的性质，可和3-亚烷基吲哚酮进行D-A加成反应，得到双螺环-桥环化合物。也可以和典型亲二烯体如马来酰亚胺进行D-A反应。另一方面，含有强吸电子基团吡啶衍生物如4-氰基吡啶与丙炔酸甲酯和N-取代靛红经过环加成反应 和环二聚D-A反应，形成了结构复杂的多环桥环-螺环化合物。. 4. 发现3-苯甲酰基亚烷基吲哚酮能够发生环二聚反应，形成双螺环化合物，体系中的亲核试剂或溶剂可以连接到产物中，反应过程包含一系列加成，消去和环合过程。本新颖反应为结构复杂的双螺环化合物提供了一种方便、高效的合成方法。. 5. 开发了一种生成甲亚胺伊立德中间体的新方法，通过氨基酸和缺电子炔烃如丁炔二酸二甲酯在温和条件下形成的甲亚胺伊立德中间体,能够和一系列含亲二烯体进行1,3-偶极环加成反应，生成多种含氮杂环体系。. 6. 开发了两个靛红-3-亚胺的新反应，一是靛红-3-亚胺和两分子丁炔二酸酯加成生成螺[吲哚-3,2’-吡啶]；二是靛红-3-亚胺可以和烯胺酯通过氮杂D-A 反应形成螺[吲哚-3,2’-喹啉]。