【人物与科研】华东理工大学韩建伟和王利民课题组：钯催化苯基咪唑并[1,2-α]吡啶衍生物的串联反应构建稠环类化合物

韩建伟和王利民课题组多年来致力于高价碘化学的芳基化方法学和不对称催化化学的研究（Asian J. Org. Chem. 2012, 1, 218；Org. Lett. 2015, 17, 5654; J. Org. Chem. 2016, 81, 1317；Adv. Synth. Catal. 2016, 358, 940; J. Org. Chem. 2018, 83, 49; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 12313）。课题组期望构建以高价碘参与的反应新方法为基础，苯并芳基化和多芳基化反应为特色，以合成功能性共轭小分子光电材料为目标的“有机合成新方法-共轭分子性质研究”体系。在该体系基础上，课题组期望在合成新精细化学品领域，如染料、颜料、农药以及新药和先进功能小分子材料的实际应用方面做出贡献。

韩建伟，华东理工大学化学与分子工程学院精细化工系副教授。2005年2月-7月在上海药明康德公司任新药研发研究员。2009年在德国亚琛工业大学（RWTH Aachen）获得自然科学博士学位（Dr. rer. nat.），导师是Dieter Enders教授。2009-2011年在日本京都大学丸岗啓二（Keiji Maruoka）教授课题组从事博士后研究。2011年5月-2016年11月在中国科学院上海有机化学研究所沪港联合合成实验室黄乃正院士科研团队任副研究员。2016年11月起，在华东理工大学化学与分子工程学院精细化工系担任副教授。迄今在国际学术期刊上发表研究论文五十余篇。获得过2007年度上海市优秀研究成果奖；2005-2008年Tetrahedron杂志最高引用率奖；2014年Thieme Chemistry Journals Award。主要研究兴趣：设计新催化剂在不对称催化中的应用、探索新反应性合成功能分子和香气持久缓释与有害有机挥发物（VOC）可控释放。

王利民，华东理工大学化学与分子工程学院精细化工系教授，“轻工技术与工程”工程硕士点的导师组组长，“中国好作业”导师，担任《化学与艺术》课程主讲。获得大连理工大学应用化学（精细化工）专业博士学位；以访问学者身份访问过美国康乃尔大学。兼任美国化学学会会员、中国化工学会精细化工专业委员会委员、全国稀土助染助鞣协作网专家组成员。担任《应用化学》、《精细化工》、《中国皮革》杂志编委。至今已在J. Org. Chem., Adv. Synth. Catal.等国际核心刊物上发表50余篇论文；其中2005年发表于Tetrahedron （Tetrahedron 2005, 61, 1539-1543）的文章获得Tetrahedron Most Cited Paper 2005-2008 Award。申请中国发明专利37项，其中16项已授权。出版有关论（译）著（包括参编或参译）6部。曾获得上海市科学技术奖、上海市技术发明奖、教育部技术发明奖以及教育部技术进步奖等奖项。

钯催化苯基咪唑并[1,2-α]吡啶衍生物的串联反应构建稠环类化合物

近年来，在有机合成领域，高价碘化合物以其温和、无毒、高选择性的特点备受关注。二芳基碘盐作为一种高价碘化合物，常被用作一种高效的芳基化试剂。然而，报道的很多反应局限于碳碘键的活化，碳碘键以及邻碘碳氢键的双活化反应相对较少。因而，通过该双活化的策略为一步构建稠环化合物提供了很大的可能性。2015年，利用香豆素作为原料，课题组在钯催化剂作用下发展了一锅法合成4,5-苯并香豆素类化合物的协同成键的方法，从而补充了苯并香豆素家族（图1，Org. Lett. 2015, 17, 5654）。后续的工作实现了2-溴联苯的与二芳基碘盐的苯并芳基化反应，合成了一系列9,10-苯并菲类稠环芳烃（图2，J. Org. Chem., 2018, 83, 49-56）。

图1. 双活化策略一步合成4,5-苯并香豆素

（Org. Lett., 2015, 17, 5654−5657）

图2. 双活化策略一步合成9,10-苯并菲类稠环芳烃

（J. Org. Chem., 2018, 83, 49-56）

图3. 2-苯基咪唑并[1,2-α]吡啶的底物拓展

（来源：Org. Lett. DOI: 10.1021/acs.orglett.9b00761）

图4. 二芳基碘盐的底物拓展

（来源：Org. Lett. DOI: 10.1021/acs.orglett.9b00761）

随后，作者进行了一系列的控制实验，探究了三根C(sp²)-C(sp²)键的成键顺序（图5）。

图5. 控制实验

（来源：Org. Lett. DOI: 10.1021/acs.orglett.9b00761）

最后，作者根据控制实验，提出了可能的反应机理（图6）。首先，1a在醋酸的作用下，形成了醋酸根阴离子的咪唑盐，从而削弱了3号位的活性，此外，醋酸根阴离子的位阻作用也是3号位C-H键钝化的原因。随后，钯的亲电插入，形成五元钯中间体，在碘盐的作用下形成了新的C-C键。中间体通过旋转，从而构建了另一根对称的C-C键，最后，中间体发生了交叉脱氢偶联从而得到了目标产物。

图6. 可能的反应机理

（来源：Org. Lett. DOI: 10.1021/acs.orglett.9b00761）

综上，作者发展了一种钯催化下二芳基碘盐参与的2-苯基咪唑并[1,2-α]吡啶衍生物的双芳基化/交叉脱氢偶联这一串联反应，从而构建了菲[9',10':4,5]咪唑并[1,2-α]吡啶这类稠环化合物，反应具有优良的产率以及底物适用性。

这一成果近期发表于Org. Lett.（DOI: 10.1021/acs.orglett.9b00761）。通讯作者为韩建伟副教授和王利民教授。上述研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和香港裘槎基金会的资助。