非金属催化N-氧化物的新型氧化脱氢偶联反应研究

Oxidative-dehydrogenative-coupling reaction is not only the powerful method for directly building new C-C and C-N bonds, but also one of research hotspots in the field of organic synthetic chemistry at the present. This project aims to develop new-type of oxidative-dehydrogenative-coupling reaction through transforming N-oxides into iminium ion intermediates. The studies on oxidative-dehydrogenative-coupling reaction of tertiary amine N-oxides and pyridine N-oxides will be carried out, respectively, by using nonmetal catalysts including acid and LANMUDA3-iodane. The asymmetric oxidative-dehydrogenative-coupling reaction will also be examined by designing and synthesizing new type of chiral protonic acid and chiral LANMUDA3-iodane. By the implementation of this project, the reactivities of N-oxides will be profoundly disclosed; a new type of oxidative-dehydrogenative-coupling reaction will be established; a new field of nonmetal-catalyzed asymmetric oxidative-dehydrogenative-coupling reaction will be opened. This project will provide a convenient pathway for synthesis of nitrogen-containing organic compounds.

氧化脱氢偶联反应是直接构筑C-C和C-N等新化学键的重要手段，亦是当今有机合成化学领域的研究热点之一。本申请项目拟通过将含氮化合物转变为亚胺（或类亚胺）正离子中间体的新策略，实现新类型的氧化脱氢偶联反应。通过使用酸和三价碘化合物等非金属催化剂，分别开展叔胺N-氧化物和吡啶等杂环N-氧化物的氧化脱氢偶联反应研究；设计、合成新型手性酸和手性三价碘催化剂，并将其应用于上述叔胺N-氧化物和吡啶等杂环N-氧化物的不对称氧化脱氢偶联反应。通过本项目的实施，深刻揭示N-氧化物的反应性能，确立新的氧化脱氢偶联反应类型，开创非金属催化不对称氧化脱氢偶联反应新领域，为含氮有机化合物的合成提供一条简便途径。

交叉脱氢偶联反应是当今有机合成化学领域的研究热点之一。通过交叉脱氢偶联反应，实现了更短的合成路线和更高的原子利用效率，为直接利用简单的原料进行高效的复杂的有机合成任务提供了一条新的思路。.本项目一方面开展了三价碘化合物促进的喹啉N-氧化物与磺酰胺的氧化脱氢C-N偶联反应，合成了一系列磺胺喹啉衍生物，最高产率可达到97%。目前已有多种磺胺喹啉药物已经上市，因此，当前的方法为医药分子的合成提供了了简便、经济的新途径。通常含氮杂环金属有机试剂难于进行C-N偶联反应，而非金属催化策略的应用，克服了含氮杂环金属有机试剂难以进行偶联反应的缺点，为含氮杂环化合物的构筑确立了新方法。另一方面，研究了酸催化的叔胺N-氧化物与吲哚和酚类化合物的氧化脱氢偶联反应，合成了一系列吲哚甘氨酸衍生物和芳基甘氨酸衍生物，通过机理的研究发现了该偶联反应经由亚胺正离子中间体。.通过本项目的实施，深刻揭示N-氧化物的反应性能，确立新的氧化脱氢偶联反应类型，为含氮有机化合物的合成提供一条简便途径。