铜或铁催化醛参与的炔烃氧化官能团化反应研究

This project aims to develop new methodologies for the synthesis of various alkenes and heterocyclic compounds by study of copper or iron-catalyzed oxidative functionalization reactions of alkynes with aldehydes. In this study, we are going to capture the intermediates and reveal the nature of the reactions, which will provide theoretical guidance for future research and applications. The main contents are as follows: (1) Copper or iron-catalyzed oxidative hydroacylation reactions of alkynes with aldehydes, (2) Copper or iron-catalyzed oxidative decarbonylation/functionalization reactions of alkynes with aldehydes, and (3) Study of the mechanism and applications of the methods to the synthesis of bioactive natural products and drugs.. We will find out the phenomenons and the rules of copper or iron-catalyzed oxidative functionalization reactions of alkynes with aldehydes among this research, and also simultaneously study the reaction mechanism. Importantly, this research will provide theoretical basis and technical guidance for the synthesis of physiologically active compounds based on copper or iron-catalyzed oxidative functionalization reactions of alkynes with aldehydes. Moreover, this research will extend utlizations of this copper or iron-catalyzed oxidative functionalization reactions method in organic synthesis, and enrich the contents of organic chemistry.

本项目将针对铜或铁催化醛参与炔烃氧化官能团化反应开展研究，合成一系列烯基化合物和杂环化合物，进一步发展新的有机合成方法学。在研究中，将进行反应中间体的捕捉，揭示反应的本质，为今后的研究及应用提供理论指导。主要内容如下：（1）铜或铁催化醛参与炔烃氧化氢酰基化反应研究；（2）铜或铁催化醛参与炔烃氧化脱羰基官能团化反应研究；（3）反应机理研究，以及将方法和技术应用于天然产物及药物的合成中。. 通过本项研究，将发现铜或铁催化醛参与炔烃氧化官能团化反应所表现出的现象和规律，同时对反应机理进行研究，为寻找和发展应用基于铜或铁催化醛参与炔烃氧化官能团化反应合成生理活性化合物的方法及其技术提供理论基础及技术指导。 本项研究将拓展铜或铁催化氧化官能团化反应方法在有机合成中应用的新途径，不断丰富有机化学的内涵。

烯烃化合物和杂环化合物是一类具有重要的反应中间体，是许多天然产物和药物的基本骨架。因此，烯烃类化合物和杂环化合物合成及其新合成方法的研究一直是有机化学领域重要研究内容之一，得到了广泛关注。然而，合成复杂烯烃类化合物和杂环化合物的高效方法并不多，并且常用的方法需要多步反应，选择性不好，反应底物适用范围局限性大。因此，发展高效、高选择性的合成烯烃和杂环类化合物的方法是非常必要的并具有很大的挑战性。三年来，我们课题组集中开展烯烃和杂环类化合物导向的醛参与炔烃氧化官能团反应研究，以此为基础，拓宽研究领域，发展出其他氧化串联反应新方法，共合成出近500个不同种类的烯烃和杂环化合物，并发表学术期刊论文27篇。主要研究内容包括重要研究成果和关键数据，总结如下：.1）发现了醛参与炔烃氧化氢酰基化反应和脱羰基官能团化新反应。首先通过烯烃类化合物导向的氧化官能团化反应的研究、建立了醛参与炔烃氧化氢酰基化反应。在此基础上，发展了以醛参与炔烃氧化脱羰基官能团化等新方法，合成出一系列不同取代的烯烃类化合物；.2）发展出氧化自由基官能团化反应新方法体系。发现了炔烃、烯炔和烯烃等参与的氧化自由基官能团化反应，为合成各种烯烃和杂环化合物提供了新途径。. 总之，通过三年的研究，发现了醛参与炔烃氧化官能团反应所表现出的新现象，发展具有高效、高选择性和绿色的串联反应方法和技术，包括烯烃双官能团化反应，烯炔的氧化自由基环化反应及[2+2+m]环加成反应，炔烃氧化原位环化反应及环加成反应等。并将这些方法和技术应用于合成吲哚类化合物、喹啉类化合物和含氮七元杂环化合物等，这些杂环化合物均为天然产物和药物及其骨架。该研究发展了铁、铜等过渡金属催化及无金属条件下反应方法学，从而丰富有机化学内涵，拓宽了串联反应方法和技术在有机合成中应用新途径，并为下一步研究以及为实现这些方法工业化提供可行的理论指导和技术基础。.