[01089819]廉价过渡金属催化的有机反应研究及其应用

主要研究内容： 高效催化和化学精准合成是有机合成化学家追求的目标，一直是有机合成研究的热点，也是国家优先发展领域。近年来，金属促进的有机反应由于其快速、高效等优点一直是有机合成领域研究的热点。贵金属如金、钌、铑、钯等由于其优良的催化性能而被有机化学家广泛研究。但其毒性及昂贵的价格限制了其大规模的应用，因而廉价、低毒的过渡金属如铁、铜、镍等作为催化剂越来越受到有机化学家的青睐。铁、铜、镍等金属在自然界中分布广，储量丰富，价格低廉，它们的配合物及其盐类广泛应用于催化各种有机反应，如偶联反应、环加成反应、多组分/串联反应、氧化还原反应等。它们优异、独特的催化性能使其广泛应用于许多重要的、复杂的杂环化合物的高效、精准合成中。 该项目发展了廉价过渡金属铁、铜、镍等金属催化的新颖有机反应及其在重要杂环化合物的高效、精准合成中的应用。 (1)发展了CuI催化的基于磺酰基叠氮、末端炔的三组分反应及其在多取代二氢呋喃、苯并噁唑-磺酰基脒类化合物、硫硫键偶联的氮杂环丁烷衍生物及N-磺酰基脒类化合物合成中的应用。采用多种捕捉剂实现了对烯酮亚胺中间体的捕捉，丰富了CuI催化的烯酮亚胺在杂环化合物合成中的应用。 (2)发展了FeCl₃催化的“一锅”串联反应及其在官能化香豆素、多取代吡啶、β-炔酮和9-取代的四氢氧杂蒽酮衍生物合成中的应用，实现价廉易得Lewis酸催化剂在具有重要生物活性杂环骨架及其衍生物合成中的应用。 (3)发展了磁性Fe、Ni等纳米催化剂及其水相催化的Heck偶联反应研究，并进一步设计合成了不同形貌的纳米CuO，并发展了其在催化苯并噁唑(咪唑、噻唑)的官能化反应及醇和脒类化合物的氧化偶联反应中的应用。探索了纳米CuO形貌、催化活性及催化循环次数等对反应的影响，为实现其在工业中的应用提供了理论依据。 科学发现点： 廉价过渡金属催化剂由于高效的催化活性而在有机合成中具有良好的应用前景。该项目的主要科学发现点有： (1)发展的基于铁、铜、镍等廉价过渡金属催化的新颖有机反应具有反应快速、选择性好、条件温和、原子经济性高等特点； (2)实现了一些具有潜在生物活性的重要杂环骨架(如吡啶、香豆素、呋喃、喹唑啉等)及其衍生物(如苯并噻唑/噁唑/咪唑)的高效、精准合成； (3)将纳米催化剂应用于有机合成领域，从而进一步拓宽了廉价过渡金属催化剂在有机合成领域中的应用。 科学价值： (1)廉价、低毒的过渡金属化合物FeCl₃、CuI和磁性Fe、Ni金属纳米催化剂及不同形貌的纳米CuO催化剂等催化的新颖有机反应丰富了廉价过渡金属促进的有机合成反应； (2)发展的高效精准合成具有潜在生物活性的重要杂环骨架及其衍生物的新合成方法为新药的筛选提供了基础； (3)将纳米催化剂应用于有机合成领域，拓展了纳米材料在有机化学领域的应用。 同行引用及评价： 该项目提供的8篇代表作，经中国科学技术大学科技咨询室提供的检索报告显示，总被引221次，他引179次，平均他引22次。单篇最高他引49次。