基于Au(I)/Au(III)变价催化机制进行的C-C重键与C-H键的氧化交叉偶联反应研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21372201
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0108.新反应与新试剂
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Traditional single Au(I) or Au(III) redox-neutral catalytic systems have no way to make full use of the comprehensive advantages of Au(I) and Au(III) in catalytic processes. In order to overcome this disadvantage, the project will aim at developing highly efficient and mild Au(I)/Au(III) redox catalytic systems and exploring the related mechanisms. In the project we will first try to design and synthesize a series of substrates containing carbon-carbon multiple bond (allenes, alkenes, alkynes) and C-H structural units, then focus on subjection of these substrates to the Au(I)/Au(III) redox catalytic systems with aim to make full use of the superiority of Au(I) or Au(III) in activating carbon-carbon multiple bonds, the high efficiency of Au(III) in activating C-H bonds and promoting oxidative cross-coupling reactions within the gold redox catalytic systems. Thus a novel oxidative cross-coupling reaction between carbon-carbon multiple bonds and C-H bonds catalyzed by gold is expected to be realized, which may provide new methodologies for the preparation of a series of carbo- or heterocylces with potential pharmacological or biological activities as well as potential usage in function materials. The methods introduced in this project will not only open ways to realize the oxidative difunctionalizations of carbon-carbon multiple bonds which are difficult to pursue via traditional single Au(I) or Au(III) redox-neutral catalytic systems, but also overcome some disadvantages associated with other transition-metal-catalyzed C-H activation reactions including the requirement of heteroatom directing groups, harsh reaction conditions, and susceptibility to beta-H eliminations upon addition to carbon-carbon multiple bonds.
针对传统单一Au(I)或Au(III)催化机制存在无法发挥Au(I)与Au(III)的综合催化优势的弊端,本项目拟发展高效及温和的Au(I)/Au(III)变价催化体系并探索其变价催化循环机理;设计和合成一系列具有C-C重键(联烯、烯、炔)及C-H结构的底物,将Au(I)或Au(III)高效活化C-C重键、Au(III)高效活化C-H键及促进氧化偶联几个独特的过程糅合在Au(I)/Au(III)变价催化体系内接力完成,有望实现一类新型的基于金催化的C-C重键与C-H键的氧化偶联反应,为一系列具有潜在生理、药理活性或功能材料应用价值的碳环或杂环的合成提供新方法。拟研方法不但可以实现传统单一Au(I)或Au(III)催化机制无法实现的C-C重键的氧化双官能化反应,而且还可以克服传统过渡金属催化C-H键活化通常需杂原子导向基团、苛刻的反应条件及对C-C重键加成易于发生beta-H消除反应之不足。

结项摘要

本项目立项的初衷是希望凭借Au(I)/Au(III)变价催化体系将Au(I)高效活化碳-碳重键和Au(III)高效活化碳-氢键的性能糅合在同一体系内完成,从而实现碳-碳重键与碳-氢键的氧化交叉偶联以构建具有重要应用价值的化合物。但在实际研究过程中意外地发现,在大多数情况下价廉易得的Cu(0)/Selectfluor体系比Au(I)/Au(III)变价催化前体Au(I)/Selectfluor体系具有更高的催化活性和选择性,这得益于现场产生了活性羟基铜试剂XCuOH (X = F or BF4)。由此,研究计划调整为重点开发Cu(0)/Selectfluor体系催化的氧化串联反应。通过项目组的共同努力,目前已取得了系列创新性结果:(1)实现了Cu(0)/Selectfluor体系催化1,5-烯炔构建了3-甲酰基茚酮;1,6-烯炔构建了苯并芴酮和氟代苯并芴酮类化合物;催化邻芳基查尔酮碳-碳双键与碳-氢键氧化偶联/C-C键切断反应,合成了9,10-菲醌类化合物;催化邻芳基苯甲醛和邻酚氧基苯甲醛碳-氧双键与碳-氢键偶联分别合成苯并吡喃酮和呫吨酮类化合物;催化邻芳基磺酰亚胺碳-氮双键与碳-氢键偶联合成菲碇;(2)实现了多例Cu(0)/Selectfluor体系催化的氧化串联反应,包括催化芳基环己醇、芳基(硫代)色酮叔醇选择性转化为beta-芳基-环己烯酮、联苯和(硫代)香豆素;芳基环丁醇转化为四氢萘酮;(3)基于相似原理,开发了CuI/Selectfluor、FeCl2/Selectfluor、Se/Selectfluor、phenol/Selectfluor体系,实现了由邻芳基苯磺酰胺、邻芳基苯乙酮、端炔和查尔酮分别转化为6-芳基菲啶、5,6-二氢菲啶、9,10-菲醌、1,4-丁烯二酮和1,2-二酮;(4)开发了Cu、Pd和Ag等过渡金属催化的其他反应,包括高效构建了1,4-萘醌、茚酮、异色满、官能化菲啶、喹喔啉、1,1-二氯代亚胺、alpha-硫甲基二硫缩烯酮和多官能化3-丁烯酮等化合物。本项目研究为一系列具有重要应用前景的化合物的合成提供了高效、便捷和原料简便易得的新方法。至项目结题时共发表各类学术论文18篇;申请国家发明专利32项,获得授权发明专利21项,培养研究生10名。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(53)
Activation of Dioxygen in Air by a Phenol/Selectfluor System: An Application in the Oxidation-Dimerization of Alkynes to 2-Ene-1,4-diones
苯酚/选择性氟系统活化空气中的分子氧:在炔烃氧化二聚生成 2-Ene-1,4-二酮中的应用
  • DOI:
    10.1002/ajoc.201402171
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Asian Journal of Organic Chemistry
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Wu Degui;Zhang Jian;Wang Heng;Zhang Jiahui;Liu Yunkui;Liu Miaochang
  • 通讯作者:
    Liu Miaochang
AgNO2-mediated direct nitration of the quinoxaline tertiary benzylic C-H bond and direct conversion of 2-methyl quinoxalines into related nitriles
AgNO2介导的喹喔啉叔苄基C-H键的直接硝化以及2-甲基喹喔啉直接转化为相关的腈
  • DOI:
    10.1039/c4cc01327a
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Wu Degui;Zhang Jian;Cui Jianhai;Zhang Wei;Liu Yunkui
  • 通讯作者:
    Liu Yunkui
Copper(0)/Selectfluor System-Promoted Oxidative Carbon-Carbon Bond Cleavage/Annulation of o-Aryl Chalcones: An Unexpected Synthesis of 9,10-Phenanthraquinone Derivatives
铜(0)/Selectflu系统促进邻芳基查耳酮的氧化碳-碳键断裂/环化:9,10-菲醌衍生物的意外合成
  • DOI:
    10.1021/acs.joc.6b02212
  • 发表时间:
    2017-01-06
  • 期刊:
    JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Bao, Hanyang;Xu, Zheng;Liu, Yunkui
  • 通讯作者:
    Liu, Yunkui
铁催化分子内sp2-C—H 键的胺化/芳构化反应合成6-芳基菲啶
  • DOI:
    10.6023/cjoc201701054
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    有机化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    施冬冬;鲍汉扬;徐峥;刘运奎
  • 通讯作者:
    刘运奎
Palladium-Catalyzed sp(3) C-H Nitration of 8-Methylquinolines
钯催化 8-甲基喹啉的 sp(3) C-H 硝化反应
  • DOI:
    10.1021/acs.joc.5b00735
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Organic Chemistry
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Zhang Wei;Ren Shaobo;Zhang Jian;Liu Yunkui
  • 通讯作者:
    Liu Yunkui

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其他文献

可离去和/或可修饰导向基团辅助的C—H键官能化反应研究进展
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    10.6023/cjoc201308012
  • 发表时间:
    2013-09
  • 期刊:
    有机化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张巍;张家慧;刘运奎
  • 通讯作者:
    刘运奎
K_2S_2O_8/H_2O/NaOTf体系促进的烯基叠氮类化合物的Schmidt重排反应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    有机化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐峥;周丙伟;金红卫;刘运奎
  • 通讯作者:
    刘运奎
钯催化的喹喔啉基导向的邻位碳-氢键乙酸化反应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    浙江工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘运奎;江波;娄绍杰;徐振元
  • 通讯作者:
    徐振元

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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