铜催化环加成/卤代串联反应研究

Transition metal-catalyzed cascade reaction is a powerful method for direct construction of fused aromatic rings and heterocyclic compounds, and it is also a research hotspot in the field of organic synthetic chemistry at the present. In this project, copper-catalyzed cascade reactions (Diels-Alder/halogenation reaction and Huisgen cycloaddition/halogenation reaction) are designed to implement in constructing an aromatic ring or a nitrogen-containing heterocyclic ring and introducing a halogen atom on a designated position at the same time. By the implementation of this project, a convenient pathway will be provided for the synthesis of aryl halides, halogenated quinolines, halogenated pyridines, halogenated triazoles, and halogenated imidazoles. The reaction mechanism will be revealed by separating and detecting a Cu(III) intermediate using special substrate as well as by detecting chlorine radical to further explore the reaction pattern of copper catalysis.

过渡金属催化的串联反应是直接构筑芳环和杂环化合物的重要手段，亦是当今有机合成化学领域的研究热点之一。本申请项目拟开展铜催化的Diels-Alder/卤代串联反应和铜催化的Huisgen环加成/卤代串联反应，实现在构筑芳环或含氮杂环的同时在其指定位置引入所需卤素原子，为卤代芳烃、卤代喹啉化合物、卤代吡啶化合物、卤代三氮唑化合物及卤代咪唑化合物的合成提供一条简便途径。通过设计、合成特殊的反应底物，分离、检测稳定的Cu(III)中间体，并检测稳定氯自由基，从而确认反应历程，进一步揭示铜催化反应规律。

串联反应是当今有机合成化学领域的研究热点之一。通过串联反应，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、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铜催化的Diels-Alder/卤代串联反应，实现在构筑含氮杂环的同时在其指定位置引入所需卤素原子，为卤代含氮杂环的合成提供一条简便途径。比如7-卤-6H-苯并吡喃[4,3-b]喹啉具有抗乙肝病毒和抗癌等功效，该类化合物的合成研究一直是化学家关注的焦点。但传统的合成7-卤-6H-苯并吡喃[4,3-b]喹啉的方法存在反应选择性差，步骤繁琐，条件苛刻等缺点。我们开发的铜催化的串联Diels-Alder和卤代串联反应，实现了一步合成7-卤-6H-苯并噻（吡）喃[4,3-b]喹啉及其衍生物。另一方面，研究了2-吡啶甲酸脱羧的串联反应，在芳环上构建C-O键的同时完成了C-Cl键的构建，高收率地合成了2-(2-氯乙氧基)乙氧基吡啶类化合物。.通过本项目的实施，确立新的串联卤代反应类型，为卤代含氮有机化合物的合成提供一条简便途径。