本項目設計了兩類新型的組合含氮雜環(huán)，并建立了一種新穎的含氮雜環(huán)化合物的合成方法。該兩類含氮雜環(huán)化合物分別含有“異喹啉酮”、“咪唑酮”結構和“異喹啉酮”、“喹唑啉酮”結構。串聯(lián)反應的合成策略串聯(lián)了銅催化的烏爾曼型C-芳基化、氰基的環(huán)加成和分子內小分子消除等多步反應，為藥物活性的復雜含氮化合物的合成提供了全新的合成思路。

本論文對銅催化的異喹啉酮衍生物的合成進行了研究。建立了基于的串聯(lián)反應的高效合成方法。
一、設計了含異喹啉酮、咪唑酮結構的新型含氮雜環(huán)分子，建立了銅催化的以氨基酸為基礎的一鍋反應制備異喹啉酮咪唑酮的兩種新方法。
方法1以N-(2-溴代芳香基)氨基酸酯和2-取代乙腈為原料，使用CuI為催化劑，K2CO3 或Cs2CO3為堿，DMSO為溶劑，高產(chǎn)率地得到了一系列具有異喹啉酮、咪唑酮、氨基酸側鏈結構的含氮雜環(huán)化合物。該方法有較高的官能團容忍性，具有無需添加配體、操作簡單、產(chǎn)率高等優(yōu)點。
方法2以N-(2-氯代芳香基)氨基酸和取代苯乙腈為原料，高產(chǎn)率地得到了一系列具有異喹啉酮、咪唑酮、氨基酸側鏈結構的含氮雜環(huán)化合物。該方法在簡單和溫和的條件下實現(xiàn)了C-Cl鍵的活化，以廉價易得的原料實現(xiàn)目標產(chǎn)物的合成。
合成的含氮雜化化合物有較好的產(chǎn)物多樣性，新的母核結構具有較大藥物應用潛在價值。反應機理研究證明，該一鍋反應是通過C-芳基化、環(huán)加成、重排和脫去小分子四步反應的串聯(lián)實現(xiàn)目標產(chǎn)物的合成的。
二、設計了含異喹啉酮、喹喔啉酮結構的新型含氮雜環(huán)分子，建立了銅催化的以鄰氨基苯甲酸酯為基礎的一鍋反應制備異喹啉酮喹唑啉酮的新方法。該方法以N-(2’-甲氧羰基芳香基)-2-鹵代芳香甲酰胺與取代乙腈為原料，使用CuI為催化劑，K2CO3 或Cs2CO3為堿，DMF為溶劑，部分底物在脯氨酸配體的參與下，高產(chǎn)率地得到了一系列具有異喹啉酮、喹唑啉酮結構的含氮雜環(huán)化合物，產(chǎn)物具有很高的結構多樣性。
本論文成功建立了新穎、高效、溫和、廉價的銅催化體系，實現(xiàn)了一系列具有異喹啉酮、咪唑酮和異喹啉酮、喹唑啉酮結構的含氮雜環(huán)化合物的合成。合成的含氮雜化化合物有較好的產(chǎn)物多樣性，新的母核結構具有較大藥物應用潛在價值。本論文建立的方法為合成復雜含氮雜環(huán)化合物提供了一種全新的策略。

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 一等獎
論文一：
Tao Liu, Ruji Wang, Haijun Yang, and Hua Fu* “Efficient Copper-Catalyzed Synthesis of Poly-N-Heterocycles Containing Amino Acid Residues” Chem. Eur. J. 2011, 17, 6765.

論文二：
Tao Liu, Chongyu Zhu, Hua Fu* “Copper-Catalyzed Synthesis of Hybrided N-Heterocycles of Isoquinolinone and Quinazolinone Frameworks” In preparation.