东北师范大学赵玉龙教授课题组近年来在重氮化学领域的研究工作进展

赵玉龙，东北师范大学教授，博士生导师；1996年毕业于齐齐哈尔大学化学系，获理学学士学位；1996年7月至2002年8月在哈尔滨师范大学呼兰学院化学系工作；2005年6月毕业于东北师范大学化学学院，获理学博士学位；2009年9月至2012年7月在中国科学院长春应用化学研究所从事博士后研究；2012年10月至2013年10月在美国加州大学圣塔芭芭拉分校化学与生物化学学院从事访学研究；2002年9月至今就职于东北师范大学化学学院；研究方向为有机合成化学，在Angewandte Chemie International Edition、Org. Lett.、Chem. Commun.、Chem. Eur. J. 等杂志上发表研究论文50余篇。

该课题组近年来对重氮化合物在有机合成领域中的应用进行了深入研究，主要研究成果如下。

（一）重氮化合物脱氢偶联研究

该课题组利用CuBr₂作为催化剂、O₂作为氧化剂，在DBU的辅助作用下，成功实现了重氮化合物与α-氨基酮的连续氧化、[3+2]环加成以及氧化芳构化反应（图1）。该实验结果不仅提供了一种简单、高效合成1,2,3-三氮唑类化合物的新方法，而且为重氮化合物在脱氢偶联反应领域中的进一步应用奠定了基础（Chem. Commun., 2015, 51, 11564，back cover)。

图1. 重氮化合物与α-氨基酮化合物的[3+2]环合反应

（二）重氮化合物作为有效端氮亲电试剂

在重氮化学百年历史发展的长河中，人们对该类化合物的应用研究绝大多数集中于其作为卡宾前体、1,3-偶极子和碳亲核体。与此形成鲜明对比的是，利用重氮化合物作为有效端氮亲电试剂反应的研究却极其少见，并面临很大挑战。

（1）活泼亚甲基化合物对α-羰基重氮化合物端氮原子的亲核加成反应。该课题组利用DBU双活化策略，成功实现了多种活泼亚甲基化合物对α-羰基重氮化合物端氮的亲核加成反应（图2），合成了多种官能化的肼、吡唑以及三嗪酮类衍生物（Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 12107）。

图2. 活泼亚甲基化合物和α-羰基重氮化合物的反应

（2）含有活泼亚甲基异氰化合物对α-羰基重氮化合物端氮原子的亲核加成反应。在上述研究工作的基础上，该课题组在进一步的工作中通过碱和CuI的双重（活化和催化）作用，实现了含有活泼亚甲基的异氰化合物对α-羰基重氮化合物连续的分子间亲核加成、[3+2]环加成以及分子内环化和开环的多米诺反应（图3），创建了一步高效合成咪唑类衍生物的新策（Adv. Synth. Catal., 2017, 359, 351）。

图3. 活泼亚甲基异氰化合物和α-羰基重氮化合物反应

（3）芳基化合物对α-重氮化合物端氮原子的亲核加成反应。该课题组以叔丁基锂为驱动剂，成功实现了芳基化合物对多种重氮化合物端氮原子的亲核加成反应（图4）。该反应不仅制备了多种芳肼和吲哚啉类衍生物，而且为吲哚类衍生物的去芳构化反应提供了一种简单、高效的新方法（Eur. J. Org. Chem., 2017, 6137）。

图4. 芳香烃化合物和α-重氮化合物的反应

（4）含有活泼亚甲基的亚胺化合物对α-重氮化合物端氮原子的亲核加成反应。最近，该课题组同样以重氮化合物端氮作为有效的亲电试剂，在DBU或DBU和氧化剂联合催化的作用下，利用含有亚甲基的亚胺类化合物和多种α-羰基重氮化合物反应，经过连续的分子间亲核加成、分子内Michael加成和氧化芳构化反应，成功制备了多种四氢/二氢化三嗪、三嗪和1,2,4-三氮唑类衍生物（图5，Adv. Synth. Catal., 2018, 360, 2172）。

图5. 含有活泼亚甲基的亚胺和α-羰基重氮化合物的反应

总之，该课题组在重氮化学领域取得的研究成果具有如下特点：（1）建立了一种新的DBU活化重氮化合物反应模型，为实现多种亲核体对其端氮原子的亲核加成反应提供了新思路和新方法；（2）反应对重氮化合物和各种碳亲核体不仅具有良好的普适性，而且可以充分利用重氮化合物和碳亲核体化合物的结构多样性以及官能团转化反应，为多种重要含氮化合物的合成提供新策略；（3）在重氮化合物重氮基保留的前提下，将重氮化合物作为有效的端氮亲电试剂和过渡金属催化反应有机结合起来，为实现多样性的导向合成奠定了坚实的基础。

导师介绍

赵玉龙

https://www.x-mol.com/university/faculty/9497