《極性導向的過渡金屬催化吡啶雜環碳-氫鍵官能團化反應》是依託南京師範大學，由韓維擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：極性導向的過渡金屬催化吡啶雜環碳-氫鍵官能團化反應
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：韓維
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
吡啶環是最重要的雜環結構之一，其合成方法一直都是有機合成領域研究的熱點。但是，最直接的C-H鍵官能團化的方法來合成吡啶類化合物存在著區域選擇性的難題。現有的提高選擇性的方法依賴於化學法，易引起資源浪費和環境污染等問題。本項目以官能團化吡啶環sp2 C-H 鍵反應為研究對象，來研究一種新型的導向官能團化的方法- - 極性導向法：通過反應介質的極性、催化劑的極性和底物極性的特點來設計催化體系，達到可以預測區域選擇性官能團化吡啶環和多樣化的選擇性合成的目的。研究的內容包括：揭示極性大小與調控選擇性間的規律，並把極性導向的概念套用於胺羰化、磺醯化、芳化、醯基化、氧羰基化和膦酸酯化反應，實現高效和高選擇性的官能團化吡啶環的sp2 C-H。本項目旨在為吡啶類化合物的合成提供新的方法，為解決直接官能團化吡啶雜環選擇性的難題提供一種新思路，更為發展一種通用的提高有機合成選擇性的新方法和新理論打下堅實的基礎。
結題摘要
高效和高選擇性的有機合成新方法的研究一直是有機合成領域研究的重點內容。吡啶環是藥物結構中最常見的雜環，因此發展新的合成方法來修飾吡啶環具有重要的研究意義。目前，最理想的修飾吡啶環的方法是直接利用碳-氫鍵的官能團化的方法。然而吡啶環直接碳-氫鍵的官能團存在諸多挑戰性：吡啶環電子云密度低，導致反應活性低，特別是C-2位和C-6位；吡啶環的氮原子與過渡金屬有強烈的配位作用，會導致金屬催化劑失活；吡啶環上反應位點多，導致區域選擇性的官能團化碳-氫鍵困難。事實上，區域選擇性的吡啶環的碳-氫鍵官能團化一直是最棘手的難題。本項目研究了銀催化的吡啶類化合物與甲醯胺的交叉脫氫胺羰化反應，發現了介質極性可以顯著提高C-2位的反應選擇性：介質極性可以通過加水的量來控制，水量增加，C-2位選擇性提高，當水的體積比達到五分之一時，選擇性最佳，可達95%。這種極性導向的方法具有一般性，對各類吡啶環都取得了高的C-2位胺羰化反應選擇性。該方法不僅為合成生物活性產品提供了新的路徑，更為解決吡啶環碳-氫鍵的官能團化選擇性差的難題提供了新的思路和解決辦法。 羰基官能團是有機合成轉化的中心基團，能實現多樣性的轉化。發展有效和實用的羰基化反應新方法是有機合成研究的熱點。本項目進一步研究了鈀、銅和鎳催化的三組分交叉偶聯的羰基化反應，和鐵或無過渡金屬條件下的自由基的羰基化偶聯反應：發現在大極性介質聚乙二醇中羰基化的選擇性和活性最佳。該研究不僅為合成各類羰基化合物提供了簡單、實用和高選擇性的途徑，而且為解決羰基化反應需要高溫高壓和複雜配體等問題提供了新的方法。 以上研究的重要結果已經整理和發表學術論文14篇，和申請中國發明專利9件。
