过渡金属催化的烯丙基化及多重烯炔连续Domino反应构建几种环状复杂体系化合物研究

The project is based on the prophase series of work about cross-coupling reaction.We will develop a transition metal-catalyzed allylation and multienynes via sequential domino reaction to construct sevaral complex system of polyenes or cyclic compounds. Study the rules of activation of C-X/C-H bond and the coupling reaction of the formation of new C-C bond. Research on the development of new method and adaptation of one-step synthesis trienes or polycyclic compounds. Exploring different catalyst/catalytic symtems to influence the reaction. Exploring high performance catalyst/catalytic symtem in relation to synthesis of complex organic compound. Meanwhile, the effective factors and the correlative regularity of what substrate structure influence on products strusture are seeken for. Exploring how some factors such as electronic effect and steric effect influence the domino reaction. The study of the reaction mechanism of tandem sequence reaction and synthesis of trienes and polycyclic compound provide new ways for molecular drug design and construction of natural product skeleton via specificity of asymmetric domino reaction.Therefore,this research has important theoretical significance and potential application value.

本项目是在前期交叉偶联反应系列研究工作的基础上，拟通过过渡金属催化的烯丙基化及多重烯炔反应构筑几种多烯或环状复杂体系化合物，研究C-X键与C-H键活化，新C-C键的形成偶联反应的变化规律，探索一锅方法合成三烯或多环化合物的新方法及其适应性,探索不同催化剂或催化体系对反应的影响、开发出性能优良的适用于合成复杂有机化合物的催化剂或催化体系。同时深入探索反应底物结构对形成产物结构影响因素及规律性，探索电子、立体因素对Domino反应的影响，必将为tandem sequence串联反应的机制研究及合成具有三烯或多环化合物的药物分子设计以及利用不对称的Domino反应专一性地构建一些特定类型的天然产物骨架分子开辟崭新的途径。因此项目研究具有一定的理论意义和潜在应用价值。

本项目研究了有机串联反应合成二氢异吲哚、二氮杂螺环、芳胺、芳硫醚和芳硒醚等环状有机化合物的新方法和新策略。在选择不同的过渡金属催化剂考察其对三炔的环化反应研究中发现，CuI能够有效的促进反应进行，最终得到63个苯并二氢异吲哚产物。通过CuI催化三炔经历分子内的[4 + 2]环化加成反应，我们发展了一种高效实用的制备炔官能化苯并二氢异吲哚衍生物的Domino方法。该反应具有优越的区域选择性并以优良的收率获得产品，所得产物具有潜在的生物活性。螺环化合物的合成设计中我们发展了合成4,9-二亚甲基-2,7-二氮杂螺[4.5]癸烷，探讨了电子效应和空间效应对反应的影响, 共得到45个单环产物, 240个稠环化合物。钯催化线型炔-烯-炔和芳卤经历分子间的串联反应通过多个C-C键偶联得到二氮杂螺环衍生物。该法对合成天然产物中具有生物活性的二氮杂螺环骨架分子提供了一种直接高效的方法，丰富了合成螺环体系的内容。在四炔体系中加入一级胺、二级胺、三级胺及乌洛托品得到芳香伯胺、仲胺、叔胺产物。反应经历C–C / Caryl–N键偶联的分子内HDDA串联环化反应及分子间的胺化反应。该反应突破了以往大多以过渡金属催化胺化反应来制备芳胺的局限在无保护条件下且无导向基团情况下直接得到胺化产物。C(aryl)-S、 C(aryl)-Se键的形成方法在制药工业和材料科学应用的有机合成中有着巨大的需求，这使得C(aryl)-S、C(aryl)-Se交叉偶联反应的硏究在现代有机合成化学领域中有着显著意义。我们在四炔体系中加入二硫醚或二硒醚经过直接有效的反应得到芳硫醚或芳硒醚产物。反应经历C(aryl)-S键或C(aryl)-Se键偶联的分子内HDDA串联环化反应及分子间的交叉偶联反应。该反应中不仅无需金属催化，也不需添加诸如碱、氧化剂这类的额外试剂。反应底物易于拓展、条件温和，并具有优秀的区域选择性和良好的收率。实验中所有得到的新化合物均通过红外、核磁和高分辨质谱等波谱手段表征确定，其中60个产物的单晶结构已经过X-射线测试鉴定。通过烯炔和芳烃的Domino反应广泛的应用于其他天然产物的中心结构。因研究时间有限，新发现金属催化氢转移及芳炔的反应机理及应用工作正在进一步做深入系统地去研究，等待国家自然科学基金的后续支持。