过渡金属催化重氮化合物参与的芳烃碳(sp~2)-氢键官能团化研究进展

碳-氢键官能团化已经成为化学中最重要的研究课题之一.控制碳-氢键官能团化的区域选择性在目前是最关键的问题,同时也很具有挑战性.过渡金属催化的重氮化合物的有机转化,例如杂-氢键插入、环丙烷化、交叉偶联反应以及烷基碳-氢[C(sp~3)—H]键官能化反应发展比较成熟,但是芳烃的碳-氢[C(sp~2)—H]键官能团化反应研究较少.这篇综述总结了过渡金属催化重氮化合物参与的芳烃的碳-氢[C(sp~2)—H]键官能团化反应研究进展.为了实现反应的选择性,有两种策略运用在其中.一种是导向的碳-氢(C—H)键活化,主要得到邻位碳-氢键官能团化产物;另外一种是非导向策略,主要表现出对位选择性.对一些代表性的例子也做了机理介绍.     

可见光促进的叔胺C—H官能团化反应

叔胺是多种药物分子和天然产物的重要结构组成部分.可见光促进叔胺C—H官能团化反应近年来受到了广泛的关注,为药物分子、生物碱类天然产物的合成提供了便利.基于光氧化还原催化策略,可见光能够诱导叔胺通过单电子转移(SET)过程产生的亚胺正离子或氨基碳自由基中间体,这些中间体能够参与多种类型的有机反应,实现叔胺C—H官能团化.对近年来光氧化还原催化叔胺C—H研究进行了分类和综述.     

铜(Ⅱ)催化的吲哚与四取代D-A环丙烷[3+2]开环/环化反应

D-A环丙烷在Lewis酸的活化作用下,形成1,3-两性离子中间体,可以发生[3+n]形式环加成反应构建多元碳(杂)环、并环结构,已成为有机反应中一类重要的合成砌块.利用Cu(II)/BOX为催化剂,首次实现了吲哚与四取代D-A环丙烷的[3+2]环化反应,抑制了最常见的傅-克反应副产物,以最高91%的产率和20/1的非对映选择性,简单高效、原子经济性地构建了吲哚并五元碳环结构骨架,在五元环上可以一次性引入三个季碳中心.对含有不同取代基的吲哚、色胺、色醇及各类四取代D-A环丙烷都能取得很好的结果,为一些天然产物核心骨架的构建提供了新的方法.     

Co(Ⅲ)/Zn(Ⅱ)催化吲哚的分子内环丙烷化（英文）

二氢吲哚骨架被广泛用作不对称合成中的关键结构单元和手性助剂,也广泛存在于具有多种生物活性的生物碱和其他天然产物中.其中2,3位取代的吲哚啉衍生物因其存在的广泛性和生物活性良好而备受关注.手性环丙烷可通过开环或环扩展转化为有价值的合成中间体,构建类似天然产物Lundurines的包含三个季碳立体中心的二氢吲哚并环丙烷结构是很有吸引力的目标.传统构建此类化合物的方法包括过渡金属催化和经典的Simmons-Smith反应等.然而,更有效、环境友好和原子经济性的生成卡宾前体的催化方法研究仍然非常有限.目前由羰基炔化合物和锌盐催化合成多功能性锌-呋喃卡宾的研究引起了人们的关注.而Cp*Co(Ⅲ)由于其地球丰度、成本效益、低毒性和独特的催化活性已引起越来越多的注意,但Cp*Co(Ⅲ)作为路易斯酸用于催化反应的报道仍然较少.本文报道了吲哚与烯炔酮通过Zn(Ⅱ)/Co(Ⅲ)呋喃卡宾可以实现分子内环丙烷化,得到一系列具有三维环状结构的二氢吲哚化合物.研究从Co(Ⅲ)/Zn(Ⅱ)催化N-嘧啶吲哚与烯炔酮偶联反应开始,条件筛选实验验证了Co(Ⅲ)/Zn(Ⅱ)催化联合使用的强大功能.反应体系中不加Co(Ⅲ)导致目标产物的痕量形成,而排除Zn(Ⅱ)会使收率降低.本文共完成了30个不同官能团取代的二氢吲哚并环丙烷骨架结构的合成,目标产物收率从中等到良好,最高收率可达94%.反应有较好的普适性,吲哚基底物不局限于N-吡啶,N-酰基反应也进行得很顺利,达到90%的收率.为了提高反应的实用性,我们进行了放大实验.结果表明,当嘧啶吲哚用量由0.2增大至5mmol时,反应仍能以较高的收率(90%)得到目标产物.此外,目标产物还可以进一步衍生转化为其他杂环类化合物,如在Pd(PPh3)4作用下发生Suzuki偶联反应.总之,我们在Co(Ⅲ)/Zn(Ⅱ)催化下成功实现了吲哚的分子内环丙烷化,合成了一系列含有三个季碳立体中心的二氢吲哚并环丙烷化合物,为新药开发奠定了基础.该催化体系反应条件温和,底物适用范围广,非对映体选择性高,催化效率高.     

环丙烷与不饱和化合物发生[3+2]扩环反应的研究进展

由于具有较强的环张力,环丙烷能够与多种不饱和化合物发生[3+2]扩环反应构建五元碳环或五元杂环骨架结构.这些五元环化合物是许多药物、天然产物和生物活性分子的核心结构,同时也是一类重要的有机反应中间体,在医药、农业、化工、有机合成等领域具有十分广泛的用途.近年来,许多化学研究者以环丙烷作为三碳合成子,构建了结构复杂的五元碳环和五元杂环结构,促进了环丙烷领域的快速发展.对近十年来烯烃、醛酮、腈等含有不饱和键的化合物与环丙烷发生的[3+2]扩环反应进行了综述,并对该领域的发展方向进行了展望.     

复杂天然产物全合成:化学合成与生物合成结合的策略

天然产物全合成是有机化学的重要研究方向之一,具有复杂结构和重要生理活性的天然产物及其衍生物也是药物研发的重要来源.主要介绍利用化学合成与生物合成结合的策略,实现复杂天然产物的全合成及规模制备.主要内容包括青蒿素,Spinosyn A,Myceliothernophin E和Equisetin的化学与生物合成研究.     

无过渡金属催化的咪唑并杂环C—H键的C—杂原子化的研究进展（英文）

通过无过渡金属催化的C—H官能团化反应构筑C—杂原子键的研究发展迅速,已经成为一种合成高度官能团化天然产物或生理活性分子的绿色、高效的合成策略,包括氨基化、烷氧基化、巯基化、硒基化、卤化化合物等.特别是,咪唑并杂环的C—杂原子化反应被视为最重要的一类反应,因为向杂环分子中引入杂原子基团可以产生一类新的生物活性化合物.重点介绍了近几年无过渡金属催化的在咪唑并杂环上形成C—杂原子键的研究进展,进一步阐述该类反应的机理.     

微波促进的葡萄糖烯与硝酮的1,3-偶极环加成反应

在微波辐射下, 葡萄糖烯(1)与硝酮2环加成反应的效率大大提到, 在乙二醇二甲醚溶液中, 200 ℃封管反应2 min, 环加成反应产物的收率可高达96%, 而且反应的立体选择性无明显变化. 利用环加成产物可进一步合成各种含官能团的碳糖苷衍生物, 找到了一种合成碳糖苷衍生物中间体的简便有效方法.     

秋水仙碱及其天然类似物(-)-N-乙酰秋水酚甲醚的不对称合成（英文）

采用相对简单的不对称合成方法,完成了秋水仙碱及其天然类似物(-)-N-乙酰秋水酚甲醚(NCME)的形式全合成.首先经简单醛、酮的Aldol缩合完成碳骨架的构筑,然后经手性亚磺酰胺诱导的不对称还原胺化反应,廉价、高效地合成了手性胺中间体;再经过高价碘试剂的氧化关环,构筑该类生物碱的三元环结构.本策略为该类生物碱的简便、快速合成提供了有效方法.     

百部酰胺(Stemoamide)的仿生全合成

在自然界中,复杂天然产物的精巧组装往往令人叹为观止.如何在化学实验室里模拟生物合成的过程、高效地制备具有类似生物功能的化合物一直是科学家们长久以来的梦想.天然有机化合物的仿生合成是近年来备受关注的热点领域之一.中国科学院上海有机化学研究所洪然等科研人员基于碳阳离子参与的环化反应的可能生物合成机制,发展了简洁高效的百部酰胺(Stemoamide)仿生合成路线,以8步反应37%的总收率获得了消旋的百部酰胺,为该     

过渡金属催化不对称C-H键官能团化反应构建轴手性联芳基化合物研究进展

在手性分子中,轴手性化合物占据着非常重要的地位.从原子和步骤经济性方面考虑,利用不对称碳-氢官能团化反应构建轴手性化合物是最简洁高效的方法.随着过渡金属催化的不对称碳-氢键官能团化领域的逐步发展,利用该策略来构建轴手性联芳基化合物的研究成果也不断涌现.本文综述了通过过渡金属钯、铑和铱催化的不对称碳-氢键官能团化反应合成轴手性联芳基化合物的最新进展.此外,还介绍了利用这些方法合成多种轴手性配体及其催化的不对称反应,以及这些方法在天然产物合成中的应用.     

甘氨酸衍生物α-C(sp~3)—H键官能团化反应的研究进展

α-氨基酸是构成蛋白质的基本结构单元,不仅广泛存在于许多具有重要生物活性的有机分子和天然产物中,而且还可作为有机催化剂或配体用于不对称合成.其中,甘氨酸类化合物在有机合成中是一类非常有用的模块,通过甘氨酸衍生物的α-C(sp~3)—H键官能团化高效构建种类丰富的α-取代的α-氨基酸是一种极吸引人的合成策略.介绍了近年来甘氨酸衍生物α-C(sp~3)—H活化后与不同有机试剂偶联构建碳-碳键和碳-杂键以及甘氨酸衍生物参与的氧化串联/环化反应的研究进展.     

手性高价碘试剂诱导的烯烃不对称官能团化反应研究进展

手性高价碘试剂诱导的烯烃官能团化是获得对映体富集的手性分子和具有生物活性天然产物的基本方法,是不对称合成中一个崭新且富有成效的领域之一.纵观20年来该领域的发展,在手性高价碘诱导下,一方面通过分子间的官能团化实现了双键的双磺酰氧基化、双乙酰氧基化、双卤化、双胺化、羟基化-磺酰氧基化、卤化-烷基化及羰基化等,对映选择性地合成了各种官能团化的产物;另一方面通过分子内的氧化内酯化、醚化、酰胺化、芳基化等反应,对映选择性地合成了γ-丁内酯、色满环、异色满环、噁唑烷酮、哌啶、吡咯烷、氮杂环丙烷等各种环状化合物,为手性杂环化合物的合成提供了有效途径.此外,由于手性高价碘高效诱导烯烃发生各种官能团化,提供了优秀的产率和对映选择性,因此,该方法学已被用于天然产物的全合成中.就近二十年来手性高价碘试剂诱导的烯烃官能团化及其在天然产物全合成中的应用进行综述.     

具有岩兰烷基本结构的螺[4,5]癸多烯的合成

利用1,5-二甲基-6-亚甲基环己烯和2,4-二氧代戊酸甲酯的deMayo反应,经加成产物retro-benzilic acid重排,一步构成岩兰烷属螺环倍半萜类天然产物的基本碳架,通过对螺环上的多种官能团进行化学修饰,合成一系列螺[4,5]癸多烯化合物.所合成的新化合物的化学结构均经IR,1H NMR及元素分析予以证实.     

倍半萜生物碱Dendrobine的全合成研究进展

石斛碱(Dendrobine)是一类从传统中药金钗石斛中分离得到的具有Picrotoxane倍半萜碳骨架的生物碱类天然产物.由于该化合物具有多环稠合和七个连续立体中心的结构特点,以及镇痛和退热等药理活性,引起了众多有机合成化学家和药物化学家的关注.五十年来,天然产物Dendrobine的药理活性研究和化学合成不断涌现,主要总结了天然产物Dendrobine的生源途径和合成研究进展.     

芳基重氮盐参与的偶联反应研究进展

芳基重氮盐由于其价廉易得、反应活性高等特点作为芳基化试剂广泛应用于偶联反应中,近年来在有机合成中越来越受到化学家们的重视.综述了2006年以来的芳基重氮盐参与的偶联反应的研究情况,结合本课题组的工作,重点探讨芳基重氮盐在新的碳碳键构筑方式、天然产物骨架的构建、非均相催化领域的延伸以及绿色合成等方面的新应用和新进展.     

关环转换反应在天然产物合成中的应用

关环转换反应是形成碳碳双键的重要反应之一,即双烯化合物在金属碳烯催化下关环得到环烯类化合物。本文概述了关环转换反应所用催化剂体系及其在天然产物合成中的应用,内容涉及到碳环及含氧、含氮杂环天然产物的合成。     

Brexane骨架的快速合成策略

本文报道了三环[4,4,0,03,7]壬烷(Brexane)的快速合成策略.该方法以双功能路易斯酸介导的Diels-Alder/碳环化串联反应构建了目标环系,且核心反应具有高度立体选择性,该路线共五步反应,总产率为23％.本工作可为具有该骨架的萜类天然产物的全合成提供一可选的策略.     

2-氧代-3-芳基-丁二酸酯的合成与表征

在复杂的天然产物合成和生物合成中,醇醛缩合反应是一类重要的碳-碳键形成反应.不对称催化直接Aldol反应由于其原子经济性,操作简捷,符合绿色化学的要求等,成为近年来不对称合成研究的热点之一.     

Ni-Al双金属催化的环丙基酰胺和炔烃的对映选择性环加成反应

正过渡金属催化的环丙烷和炔烃的环加成反应是构建五元环结构的最为重要的合成方法之一.然而,长期以来此类反应大多数局限于活泼环丙烷衍生物,包括高度张力的环丙烷(像亚烷基环丙烷、环丙烯等),或者活化的环丙烷(像二羧基取代的环丙烷、烯基环丙烷以及环丙基酮和亚胺等).对于价廉易得且易于转化的单羧基取代环丙烷,反应活性较低,一直难以参与反应.南开大学化学学院叶萌春课题组使用二级磷氧配体辅助的双金属协同催化方式实现