一价铜催化的N-对甲基苯磺酰腙与3-丁炔-1-醇的串联反应:一种四氢呋喃类化合物的新合成方法（英文）

最近几年来,利用稳定的重氮类化合物和N-对甲基苯磺酰腙类化合物作为金属卡宾前体,在过渡金属催化下通过形成金属卡宾的偶联反应引起了人们广泛的兴趣.金属卡宾前体与有机金属物种反应,可以生成金属卡宾中间体,并发生金属上基团的转移插入过程,得到新的有机金属物种,从而实现丰富的偶联反应.这类经由金属卡宾转移插入过程的交叉偶联反应为构建C–C键,C–N键以及许多环状化合物和不饱和有机分子结构提供了可靠而强有力的工具.本课题组一直致力于研究该类经由金属卡宾中间体的催化转化和偶联反应,报道了在铜催化下,对甲苯磺酰腙以及重氮类化合物可以与端炔反应,通过所形成的炔基铜卡宾中间体的转移插入过程,可高效得到联烯类化合物.该类反应条件相对温和,并且有很好的底物普适性.不仅各种多取代的联烯类化合物,而且苯并呋喃,菲以及呋喃等结构都可由这类铜催化的腙和炔烃的偶联反应来得到.在这些反应中,通过炔基铜卡宾中间体上炔基的转移插入过程,在形成了C(Sp3)-Cu键以后,通过铜的1,3-迁移过程,可以得到联烯结构,随后发生分子内杂原子的亲核进攻或者6π电子环化过程来实现苯并呋喃,菲等杂环类结构的构建.另一方面,该类反应进一步拓展和研究,可望得到其他有价值的有机分子骨架.环状的醚类结构,如四氢呋喃结构,也是有机化合物中常见的结构类型,我们希望从目前已经发展成熟的卡宾前体与炔烃生成联烯的偶联反应出发,通过分子内的串联过程来高效地构建取代的环状醚类结构.我们设想,在炔烃上引入氧原子作为亲核试剂,在形成联烯化合物以后,通过分子内氧原子对联烯基的亲核进攻,来实现串联的分子内关环反应,从而构建环状醚类结构.本文以CuI为催化剂,3-丁炔-1-醇为炔烃偶联组分,采用二芳基对甲苯磺酰腙作为金属卡宾前体,实现了取代四氢呋喃的合成.在对甲苯磺酰腙与3-丁炔-1-醇类化合物发生偶联反应生成二芳基联烯基化合物以后,采用一锅法实现分子内的关环反应,从而生成亚烯基取代的四氢呋喃化合物.该串联反应不仅具有原料易得和操作较为简便等优点,而且底物普适性和官能团耐受性都较好,多种取代的二芳基腙类化合物都能以较好的收率得到目标产物,从而为四氢呋喃类化合物的合成提供了一种新的方法.该反应进一步展示了经由金属卡宾中间体的交叉偶联反应的普遍性,将在有机化学和有机合成领域具有广泛的研究和应用价值.     

金属催化合成呋喃衍生物的最新进展

综述了近几年来利用金属催化合成多取代呋喃环的方法。分两大类介绍：一是通过对呋喃环进行结构改造,即呋喃金属试剂在过渡金属催化下与卤化物或酰氯发生偶联反应得到,或呋喃卤化物与金属试剂、烯烃、炔烃偶联得到;二是以非环状化合物为前体进行呋喃环的构筑,即在金属试剂催化下,1,2-联烯基酮、β-碘代-β-烯酮、叁键在α,β-、β,γ-、γ,δ-的炔酮、4-炔-2-烯醇可以关环得到多取代的呋喃产物。此外,在Ru~2(OAc)~4催化下,α-叠氮酮与炔烃反应得到金属卡宾中间体,然后关环也可得到取代呋喃产物。     

吸电子基取代的N-芳基磺酰腙作为重氮化合物前体的研究进展

N-芳基磺酰腙是一类稳定的重氮化合物替代物, 其中, N-对甲基苯磺酰腙研究历史悠久, 在卡宾化学中占据重要地位, 相关的研究报道及综述较多. 近年来, 作为一类更加温和的重氮替代物, 吸电子基取代的N-芳基磺酰腙参与的化学反应发展迅速, 但是相关的研究梳理工作相对缺乏. 因此, 本综述聚焦于吸电子基取代的N-芳基磺酰腙作为重氮化合物替代物在有机合成反应中的研究进展, 重点总结了N-邻硝基苯磺酰腙和N-邻三氟甲基苯磺酰腙参与的偶联、环化、插入、多组分反应和Doyle-Kirmse等反应.     

1-苯基-1-烷基炔在钯催化下与碘苯的偶联反应研究

1-苯基-1-烷基炔烃的炔丙位氢非常容易被碱攫取,得到炔丙基锂或联烯基锂中间体.之后,反应得到的中间体锂试剂通过与溴化锌发生交换,生成相应的有机锌试剂.在零价钯的作用下与PhI发生Negishi偶联,以较好的产率得到联烯.根据我们小组以往的工作,发现联烯锂与其异构体炔丙基锂之间存在平衡,而在这个反应中,我们只观察到联烯产物的生成,并没有炔的产生.但是,联烯产物之间却有一种异构存在.通过研究我们可以调整反应的选择性.     

钯卡宾参与的烯基芳烃轴手性化合物的合成

正Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,2186~2190轴手性化合物因其具有独特的不可旋转的手性轴,在不对称催化等方面中有非常重要的应用.构建轴手性化合物最直接的方法之一是过渡金属催化的多组分的交叉偶联.中国科学技术大学顾振华课题组通过钯催化的溴代芳烃与腙化合物的偶联反应,以优异的产率得到了高对映选择性(ee约97%)的烯基芳烃轴手性化合物.反应通过芳基钯物种与卡宾形成钯卡宾中间体,最后迁移插入得到季碳钯物种,β-氢消除得到产物同时控制手性的产生.反应产率高,底物适用性好.产物可方便地转化为烯基膦配体(99%ee),并成功应用于不对称的烯丙基取代反应.     

1,1-二卤代-1-烯烃的制备及其在有机合成中的应用

1,1-二卤代-1-烯烃是有机化学中常见的合成片断,在合成化学中已得到了广泛的应用。该综述介绍了这一类化合物常见的制备方法以及反应的适用范围,并详细讨论了该类化合物在有机合成中的应用：(1)1,1-二卤代-1-烯烃在镁、有机锂、锌/溴化亚铜、二碘化钐、零价钯等金属或金属试剂作用下,发生α-消除反应生成烯基卡宾中间体的反应;(2)1,1-二卤代-1-烯烃在合成杂环以及核苷类似物等方面的应用。对于这类化合物在钯催化下的分子内(间)的偶联反应以及利用分子内的双环碳钯化反应,合成环状化合物等等方面的研究进展,也进行了详细的讨论。     

钯催化下烯基Fischer铬卡宾与2-碘苯酚、2-碘苯胺的[3+3]成环反应

正Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,13140~13144在过渡金属催化下,经由金属卡宾转移插入过程的偶联反应为多种化学键的构筑提供了强有力的工具.然而利用Fischer铬卡宾化合物作为金属卡宾前体,发生经由转移插入过程的催化偶联反应尚未有报道.北京大学化学与分子工程学院王剑波课题组近年来在相关的方向开展了系列的研究工作,最近他们将烯基铬卡宾作为钯卡宾前体和三     

铜催化腙酰卤与端炔的串联反应制备1,3,5-三取代吡唑衍生物

末端炔烃在亚铜盐的催化条件下,能够与取代芳基腙酰卤通过亲核取代及加成环化的串联反应生成1,3,5-三取代吡唑衍生物.该方法采用易合成的芳基腙酰卤和末端炔烃作为起始原料,在45℃的加热条件下,以绿色溶剂乙腈和水作为反应介质,高产率、区域专一性地生成1,3,5-三取代吡唑产物.而且该反应不受含活泼氢(羟基、羧基等)取代基的影响,通过该方法制备了17种包含不同类型取代基的吡唑衍生物,可作为1,3,5-三取代吡唑类化合物的通用合成法.     

镍氢催化炔酮的不对称反式环化反应构建环内杂环烯丙醇

烯丙醇类化合物是于天然产物和药物分子中的重要骨架[1-2].过渡金属催化的炔烃和酮类化合物的还原偶联反应是构建烯丙醇类化合物直接的方法之一[2].镍催化炔酮的还原偶联反应可以成功构建环状烯丙醇,并作为核心步骤多次应用于天然产物的合成之中[3-5].     

β-炔基烯醇磷酸酯和二烷基铜锂试剂反应合成烯 炔类化合物

提出了合成烯炔类化合物的新路线,联烯基酮(或炔基酮)经磷酸化生成β-炔基烯醇磷酸酯中间体,铜锂试剂的碳负离子取代后者的磷酰基得到烯炔化合物,产物以保留构型为主。     

钯催化选择性构筑(Z)-[3]戟烯反应研究

本工作发展了钯催化下芳甲醛对甲苯磺酰腙与膦酰基取代联烯的偶联反应, 顺利地以中等至良好的收率及较高的立体选择性制备了一系列(Z)-[3]戟烯衍生物. 不同于烷基取代的苯磺酰腙与烯烃的简单偶联, 该反应使用芳甲醛对甲苯磺酰腙作为底物, 经由1,3-钯迁移历程成功构筑了两个C=C双键. 在最优反应条件下, 该反应展示了较宽的底物适用范围和较高的立体选择性. 最终以31个反应实例获得一系列(Z)-[3]戟烯衍生物, 最高79%分离产率和>20:1 Z/E选择性, 为(Z)-[3]戟烯衍生物的合成应用提供了简便高效的方法.     

1,1-二溴-1-烯烃在有机合成中的研究进展

1,1-二溴-1-烯烃作为一类重要的有机合成原料和中间体,已被应用于C—C、C—N、C—O、C—P和C—S键的构建.二溴烯烃分子中包含一对活泼的C—Br键,使其在制备溴代烯烃、溴代炔烃、端炔和通过经典的偶联反应制备多取代的烯烃、内炔和稠环化合物等的反应中应用广泛.综述了1,1-二溴-1-烯烃在有机合成中的研究进展.     

[η~5:σ-Me_2C(C_5H_4)(C_2B_(10)H_(10))]Ru(NCCH_3)_2与中间炔的反应——钌环丁二烯和钌杂环戊三烯配合物的合成与结构

钌可以促使炔烃通过亚乙烯基钌卡宾金属配合物或钌金属杂环配合物的形式发生碳-碳偶联反应,它的化学性质很大程度上取决于配体的电子和立体特征.普通环戊二烯基钌配合物可以促使炔烃三聚生成苯环衍生物或使两分子炔烃和一分子含C=X键(X=C,O,S,N等)的不饱和底物发生环加成反应得到杂环化合物.含桥联碳硼烷-环戊二烯基配体的钌乙腈配合物[η5:σ-Me2C(C5H4)(C2B10H10)]Ru(NCCH3)2(1)表现出与环戊二烯基钌不同的反应性质.例如,配合物1与三甲基硅基取代的端炔或中间炔反应可生成含有单或双亚乙烯基有机钌卡宾配合物;与末端芳炔则通过三分子炔和桥联配体中的环戊二烯基发生加成反应得到含有独特三环结构的有机钌配合物.以上结果表明,配体的位阻效应和炔烃的种类都可以影响产物的类型.本文进一步研究了此钌乙腈配合物1与烷基或芳基取代的中间炔及中间二炔的反应.配合物1与3-己炔或二苯乙炔在甲苯中于80℃反应可以生成对空气和水稳定的η4-钌-环丁二烯配合物[η5:σ-Me2C(C5H4)(C2B10H10)]Ru(η4-C4Et4)(2)或[η5:σ-Me2C(C5H4)(C2B10H10)]Ru(η4-C4Ph4...     

烯基溴化合物的合成方法研究进展

以烯基溴化合物为代表的烯基卤代烃(1-卤代-1-烯烃)是过渡金属催化下通过C—C偶联反应构建多取代烯烃的重要合成砌块.因此,开发简便、有效的合成烯基溴化合物的新方法越来越受到人们的重视和关注.对按照所使用的合成原料进行分类,对近年来所报道的烯基溴化合物的合成方法进行了回顾.所综述的主要的合成方法中所涉及的合成原料涵盖了酮类、炔类、炔丙醇类、烯基三氟甲磺酸酯类、3-芳基-2,3-二溴丙酸、苄基溴类、丙烯酸类、环丙烯类和烯丙醇类衍生物等共9类化合物.     

全氟烷基次磺酸与炔烃和联烯的加成反应

研究了原位生成的全氟烷基次磺酸分别与炔烃和联烯的加成反应,成功合成了一系列全氟烷基烯基亚砜类化合物.结果显示芳基或烷基取代的炔烃与全氟烷基次磺酸在加热条件下可以直接得到符合马氏规则的加成产物,当炔烃上连有强吸电子取代基时,则生成类Michael加成产物.全氟烷基次磺酸与富电子联烯的加成反应选择性地发生在空间位阻较小的双键上,当联烯分子中含有吸电子基团时,则会优先选择与连接吸电子基团的双键进行反应.     

间硝基卤鎓盐在碱性条件下生成苯炔中间体的证明

前不久我们在研究3,7-二硝基二苯并溴五环盐1在碱性条件下的一些反应时曾用以苯炔类化合物为中间体的反应机理解释主要产物的生成[1,2].最近我们用蒽为捕获剂对一系列间位硝基取代的二苯并环状卤盐1a～1c及二芳基碘盐1d～1g在NaOH作用下生成的苯炔类中间体2a～2g成功地进行了捕获,为这一机理提供了有力的证据.各捕获物3a～3g的结构为波谱分析数据(其中对3a还进行了X射线晶体及分子结构分析)所证实.1-烯烃在钯的作用下生成末端炔烃中间体,此中间体继而与卤代芳烃发生Sonogashira反应得产物.     

三价铑催化N-甲氧基苯甲酰胺与炔丙醇[4+1]环化合成异吲哚啉酮（英文）

含N杂环结构广泛存在于具有生物活性的药物或天然产物骨架中.本文开发了一个高效合成含N杂环骨架的方法,这类方法在近年来一直是研究热点.在最近几年,过渡金属催化C-H键活化并随后与不饱和键发生环化反应被认为是一种环境友好且原子经济性高的构建功能化杂环的方法.在这些金属催化的体系中,三价铑催化与炔烃的环化反应体系,被认为是一种高效且有实际意义的合成含N杂环的体系.在这类体系,特别是构建六元环的体系中,炔烃通常作为一个C2合成子被广泛应用.为了克服这一局限性,Chang课题组和本课题组分别独立报道了通过三价铑催化,炔烃与芳烃硝酮偶联合成吲哚啉化合物,其中炔烃作为一个C1合成子参与反应.另一方面,本课题组还报道了炔丙醇与吡咯烷苯甲酰胺通过C-H键活化合成1-异色满酮结构,其中由于电子效应,芳基-铑物种对于炔烃的插入是在炔烃的2位.基于上述工作,本文希望通过置换炔丙醇中芳基与烷基的位置,使芳基-铑物种对于炔烃插入的方向发生改变,进而生成联烯中间体,然后发生环化反应生成五元环内酰胺结构.异吲哚啉酮骨架结构也是一类重要的含N杂环结构,广泛存在于多种天然产物及药物分子中,其合成方法受到广泛关注.尽管此前已有三价铑催化C-H官能团化的方法来构建异吲哚啉酮骨架结构,但通常需要活性极高或易爆的化合物作为反应底物.因此,本文报道一类以简单的炔丙醇与N-甲氧基苯甲酰胺作为起始原料,通过一步[4+1]环化合成异吲哚啉酮骨架结构.本文完成了32个不同官能团取代的异吲哚啉酮骨架结构的合成,反应均可以以中等到良好的收率得到目标产物.另外还进行了放大实验,结果表明可以以克级规模制备异吲哚啉酮化合物,反应剩余的Ag2CO3以及生成的单质银可以回收(收率78%).总之,我们将N-甲氧基苯甲酰胺与炔丙醇在三价铑催化作用下通过C-H键活化的方法环化高效合成N-取代的异吲哚啉酮骨架结构,且该骨架结构含有一个手性中心.催化体系温和,官能团容忍度好.     

炔丙基自由基在有机合成化学中的应用

炔烃的合成与转化一直是有机合成化学的一个重要研究内容. 其中, 炔丙位官能化是实现炔烃合成与转化的一个重要途径. 相对于经历阳离子中间体途径的炔丙位官能化反应, 自由基途径的炔丙位官能化反应在最近十年才得以发展, 且与前者也已形成互补之势. 该类炔丙基自由基既能够通过炔丙位的碳杂键断裂生成, 又可通过自由基对1,3-烯炔的加成生成. 同时, 由于炔丙基自由基存在自由基与炔烃的共轭结构, 使得该自由基既能够直接对金属物种加成参与炔丙位的官能化反应, 又能够异构成联烯自由基后对金属物种加成, 继而参与联烯化合物的合成. 此外, 炔丙基自由基还可以被进一步氧化成炔丙基阳离子后参与后续的有机转化. 本综述根据炔丙基自由基所参与的反应类型, 对近年来炔丙位自由基参与的有机反应进行了简要总结.     

钯催化有机卤化物与烷基炔的Heck型反应

烯烃的Heck反应经过几十年的发展已日趋成熟,但相应的钯催化有机卤化物与烷基炔的Heck反应生成联烯虽然有着原料简单易得的优点,但发展严重滞后。这一方面是由于活性中间体烯基钯自身难以发生β-H消除,导致其更容易发生质子化反应、碳卤化反应以及串联反应等竞争性反应,另一方面,联烯异构化以及非对称烷基炔的区域选择性问题同样限制了烷基炔Heck反应的研究进展。目前能高效促进烯基钯中间体β-H消除的方法主要有提高反应温度、芳基卤化合物引入取代基和改变配体等。本文主要叙述烷基炔的Heck反应过程中涉及到的烯基钯β-H消除生成联烯以及质子化反应、碳卤化反应和串联反应等竞争性反应,最后总结该反应存在的问题,并对其研究方向进行展望。     

交叉偶联/异构化合成新型偕双硅联烯胺

在碘化亚铜催化下,偕双硅炔基溴分别与2-唑烷酮、2-吡咯烷酮、磺酰胺及吲哚衍生物发生交叉偶联反应生成相应的炔胺和联烯胺混合物;经简单过滤,该混合物在催化量叔丁醇钾作用下发生炔基到联烯基的异构化,从而转化为单一的联烯胺合成了9个结构新颖的偕双硅联烯胺,收率39%~84%。上述两步反应可在一锅中进行并给出同等的高效性。产物结构通过¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS（ESI）表征。