基于七氧化二铼（Re2O7）催化的新型羟基活化策略

Our recent research showed that Re2O7 can catalyze Friedel-Crafts reactions between electronically deactivated benzylic alcohols and arenes. This result indicates that the formation of perrhenate can be utilized as a new strategy for the activation of electron-poor C-O bond to form highly electronically deactivated benzylic cations. This proposal will focus on the study of the electronic properties of perrhenate esters and explore the potential of hydroxyl group as an economical and environmentally benign functional group in various novel transformations: 1) further optimization of the reaction condition of the Friedel-Crafts reaction, expanding the reaction substrate scope to aza-benzylic alcohols so that it can be used in the synthesis of various azaarenes; 2) realize the Friedel-Crafts reactions of primary alcohols via further activation of the perrhenate ester by hydrogen-bonding catalysts; 3) in combination of various electrophiles, realize cross-coupling reactions of alcohols and phenols via Pd/Ni catalysis; 4) through perrhenate ester catalysis, realize various challenging but useful dehydroxylation reactions and hydroxyl group transferring reactions. .If successful, this proposal would significantly enrich the organic chemistry that hydroxyl group can participate as an economical and environmentally benign functional group, at the same time it will provide novel synthetic methodologies for organic molecules of practical significance.

我们最近的研究发现七氧化二铼（Re2O7）可以催化强缺电的苄醇与芳烃化合物进行傅克（Friedel-Crafts）反应。这一发现证明高铼酸酯的形成可以作为一种新的策略活化缺电的C-O键，以形成强缺电的苄基正离子。本项目的具体研究工作主要围绕着高铼酸酯的强缺电性展开，探索羟基作为一种更加经济环保的官能团的新型反应类型：1）进一步优化傅克反应条件，将反应的底物适用范围扩展至氮杂苄醇，以实现其在合成氮杂芳香族分子的运用；2）利用氢键催化剂进一步活化高铼酸酯，实现一级醇的傅克反应；3）结合其它亲电试剂和Pd/Ni等过渡金属催化，实现各类羟基化合物的交叉偶联反应；4）利用高铼酸酯催化，实现脱羟基反应以及羟基转移反应。通过本项目，有望进一步丰富羟基作为一种环保经济的官能团所能参与的有机反应方法学，同时为一些具有重要运用价值的有机分子提供简单，经济且环保的合成方法学。

羟基是自然界中最广泛存在的一类有机基团，含有羟基的化合物是一类重要的工业原料。因此发展高效，普适的羟基活化策略将C-OH键直接转化为C-C键或C-X键（X = O, N, S, etc.）具有重要的理论和实用价值。虽然该领域的研究较为活跃，然而高效可行的方法却鲜有报道，特别是对于惰性的羟基化合物，其C-OH键的活化策略还有待发展。在项目研究开始之初，Re2O7 偶尔被用于活性醇的C-OH键断裂，如烯丙醇，叔丁醇等。本项目将Re2O7与六氟异丙醇（HFIP）相结合，建立了一类新型的羟基活化策略，在温和的条件下实现了多种惰性C-OH键的催化转化：1）实现了惰性缺电子苄醇与芳烃的分子间脱水傅克烷基化反应，迅速构建二芳基甲烷结构；2）利用-芳基醇的分子内脱水傅克烷基化反应，迅速构建了四氢萘，四氢（异）喹啉，（异）色烷等结构，并成功将此方法运用于多种药物的高效合成；3）利用分子内的脱水傅克烷基化反应实现了苯并杂环庚烷（benzazepine）的高效合成；4) 首次实现了温和条件下的一级脂肪醇的分子间脱水傅克烷基化反应；5）首次实现了C-OH/C-OR 键复分解反应。. 此外，通过机理研究，我们发现Re2O7 /HFIP催化体系在活化惰性醇方面的作用主要来源于羟基与Re2O7形成的高铼酸酯在HFIP作用下，促进C-O键断裂，形成传统方法 (酸催化脱水) 难以得到的碳正离子。基于此，我们推测高铼酸酯也可以通过质子化烯烃，环丙烷，甚至是芳烃等方法得到，因此我们也实现了一系列惰性烯烃和环丙烷的官能团化反应。通过本项目的研究，目前完成项目8项，其中一篇发表于国际著名期刊Chemical Science上，两篇在审，五篇论文在撰写阶段。以上研究发展的羟基活化策略底物适用性广，条件温和，官能团耐受性高，将有望成为一类通用的羟基活化策略，丰富有机合成化学家的工具箱。

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