铑/金共催化N-磺酰基-1,2,3-三氮唑开环反应研究

The study on alpha-imine rhodium carbenes based on N-sulfonyl 1,2,3-triazoles has been emerging as a frontier field of organic chemistry. Alpha-imino rhodium carbenes exhibit unique reactivity and have been successfully used for a variety of novel carbo/heterocyclization reactions. However, the current studies in this context are mainly concentrated in the rhodium catalysis alone, and applicable to a limited set of reactants, which has become a challenging problem to this field. The strategy of double metal co-catalysis has been studied widely in organic synthesis, and greatly promoted the advance of organic chemistry; however, such a strategy is rarely used in alpha-imino rhodium carbine chemistry, which needs further development. This project aims to use the strategy of rhodium/gold co-catalysis to promote the development of alpha-imino rhodium carbene chemistry by exploring new reactant species, thereby establishing a variety of novel cyclization reactions, including: the intermolecular cyclizations with vinyl azides, ketone compounds to construct pyrroles; intramolecular regioselective cyclization of propargyl alcohol-substituted N-sulfonyl 1,2,3-triazoles to form furans; and further application of these methods to synthesize target drug molecule and natural product. This research proposal, featured in clear goal, solid research basis, and systematical research contents, will constitute a novel alpha-imino rhodium carbine synthetic methodology on the basis of rhodium/gold co-catalysis.

基于磺酰基三氮唑的α-亚胺铑卡宾化学是当前有机化学研究日渐兴起的前沿领域。α-亚胺铑卡宾具有独特的反应性，已经成功用于多种新颖的碳/杂环化反应。但是，目前该领域的研究工作主要集中在单一的铑催化方式，能够活化的反应物种类有限，这成为制约其发展的关键问题。双金属共催化策略有机合成上已经在得到了广泛研究，并极大地推动了有机化学发展，但是，该策略在α-亚胺铑卡宾化学研究中应用极少，亟需进一步开发。本项目拟利用铑/金共催化策略，拓展反应物种类，推动α-亚胺铑卡宾化学发展，建立多种新颖的选择性环化反应，包括：发展与烯基叠氮、酮化合物的分子间环化反应，构建吡咯类化合物；发展炔丙醇取代磺酰基三氮唑的分子内区域选择性成环反应，构建呋喃类化合物；并应用这些方法合成目标药物分子和天然产物。本项目研究目标明确，前期工作基础坚实，研究内容相互关联、系统深入，形成了以铑/金共催化为核心的α-亚胺铑卡宾合成方法学。

基于磺酰基三氮唑的α-亚胺铑卡宾化学是当前有机化学研究日渐兴起的前沿领域。α-亚胺铑卡宾具有独特的反应性，已经成功用于多种新颖的碳/杂环化反应。 然而，使用单一的铑催化剂在反应物活化以及种类拓展上都相当有限，这成为制约其发展的关键问题。针对这一问题，本项目组拟利用双金属共催化策略解决。我们课题组长期从事银催化有机反应的研究，通过我们的前期研究工作发现，银催化剂在活化烯基叠氮以及异氰分子方面具有很高的催化活性，因此，我们在本项目中主要研究了铑/银共催化的N-磺酰基-1,2,3-三氮唑与烯基叠氮化合物的[3+2]以及[3+3]环合反应以及银催化的芳基异氰与醇/酚的自由基偶联反应。吡咯及氨基甲酸酯是许多天然产物及药物分子的核心结构单元，因此发展新的途径实现这类化合物的合成具有重要意义。通过该项目的实施，我们成功实现了多取代吡咯、多取代氢化吡嗪以及氨基甲酸酯化合物的高效合成。同时，我们成功实现了部分含有羟基结构的天然产物分子及药物分子的结构后修饰，为新药分子的研发提供了新的策略。