一氧化碳参与的碳氢键插羰基环化反应

Transition-metal catalyzed C-H carbonylation reaction with CO is an important research area. And the C-H carbonylative cyclization reaction can directly incorporate the directing group into the final product after assisting the C-H activation, which meets the requirements of atom- and step-economy. At present, there are some deficiencies in this field such as the limited substrate scope. We propose to use proper directing groups for the carbonylative cyclization of sp2 and sp3 C-H bonds. In this project, benzyl sp3 C-H bond carbonylation will be tested using directing groups based on the coordination effect of N or O atom, which will provide a new synthetic rout for the construction of indole and benzofuran-one skeleton; N-unprotected amine (NH2) will be used as directing group for sp2 C-H aminocarbonylation of commercially available benzylamine, thus constructing isoindoline-1-one in one step. This proposal will further expand the application scope of transition-metal catalyzed CO-involved carbonylation reaction, and improve potential applications of C-H bond activation.

CO参与的过渡金属催化的C-H键的直接羰基化反应，是一个非常重要的研究方向。其中C-H键的直接插羰基环化，可以将导向基在完成诱导作用后，直接嵌入到产物分子中，从而具有原子经济性、步骤经济性等诸多优势。目前该领域的研究还存在底物适用范围较窄等不足之处。本方案拟通过合理使用导向基的策略来研究sp2及sp3 C-H键的直接插羰基环化反应。我们将采用基于N或者O作为配位原子的导向基，来研究苄位sp3 C-H键的插羰基环化反应，为吲哚和苯并呋喃酮骨架的构筑提供一个新的合成思路；我们还将尝试使用非保护的胺基（NH2）作为导向基来研究商业可得原料苄胺sp2 C-H键的插羰基环化反应，实现从苄胺到异吲哚啉酮的一步合成。该方案的成功实施将进一步拓展CO参与的过渡金属催化的羰基化反应的应用范围，提高C-H键活化反应的应用潜力。

本项目主要研究过渡金属催化的选择性碳氢键活化反应，以及这些新反应在药物分子和天然产物分子合成中的应用。研究内容具体包括：（1）一氧化碳（CO）参与的苄胺类底物邻位sp2 C-H键的插羰基环化；（2）CO2参与的位点选择性芳环C-H直接羧基化反应；（3）羧基导向远程选择性sp2 C-H键的烯基化及芳基化反应；（4）羧基导向苄磺酰胺类底物间位C-H官能团化反应。这些新的碳氢键活化反应突破了传统方法的局限性，有效的提高了合成的效率。这些研究成果均发表在高水平的国际期刊上。