不对称环丙烷化反应

利用手性类卡宾分子对烯烃的加成,可合成非对称取代的环丙烷环。其不对称诱导一般受立体和电子因素控制。本文主要综述 Simmons-Smith 反应,重氮化合物,异丙叉三苯基膦,以及一些金属有机化合物的催化热解反应在不对称环丙烷环合成中的应用,并以潜在杀虫剂环丙烷甲酸化合物的合成为例进行了讨论。     

过渡金属N-杂环卡宾配合物合成*

由于N-杂环卡宾配体（NHCs）的独特性能,N-杂环卡宾过渡金属配合物在均相催化等方面取得了重要应用,但是其合成方法却发展缓慢。本文综述了N-杂环卡宾过渡金属配合物合成方法的最新研究进展,介绍了富电子烯烃裂解反应、游离NHC直接配位反应、配体底物的脱质子原位反应、卡宾加合物热解反应、金属交换转移反应和C2-X（X为甲基、卤原子或氢原子）键氧化加成反应等合成N-杂环卡宾过渡金属配合物的主要方法,此外本课题组还首次发现了金属粉末法,该法可用于规模化合成铁、钴、镍、铜等第一过渡系金属NHC配合物。     

烯丙型膦叶立德与卟啉铁卡宾反应: 催化的高效、高选择性的分子间卡宾对烯烃C—H键形式插入反应

叶立德作为带有特殊离去基团的碳负离子(亲核试剂)被广泛应用于有机合成研究. 传统的叶立德参与的反应主要有叶立德同亲电的羰基化合物、亚胺以及烯烃的反应, 分别生成烯烃和环氧化合物、氮杂环丙烷化合物以及环丙烷化合物. 亲电的金属卡宾作为一类重要的亲电试剂, 其同叶立德的反应研究报道则很少. 最近, 中国科学院上海有机化学研究所唐勇等发现, 酯基稳定的卟啉铁卡宾可以高效、高选择性地插入到烯丙型膦叶立德的C—H键中. 机理研究表明, 反应经历环丙烷化-开环重排反应的串联过程. 在此基础上, 高立体选择性地实现了1,1,4-三取代共轭丁二烯衍生物的合成, 反应具有很好普适性. 该发现提供了叶立德与金属卡宾(亲电试剂)反应的一种新模式.     

重氮化合物转化中的氮基团保留反应研究进展

重氮化合物是一类非常重要的有机合成中间体, 它在有机合成化学以及药物设计研发、化学生物学、材料化学等领域具有重要的应用价值. 传统的重氮化合物的转化反应类型包括了Wolff重排, 经由过渡金属卡宾或者类卡宾中间体的插入反应, 催化的环丙烷化反应, 以及近年来发展的过渡金属催化的经由卡宾中间体的交叉偶联反应等. 重氮化合物除了发生作为卡宾前体的经典反应之外, 它们还可以经由氮基团保留的转化过程, 在目标分子中保留重氮基团或者其它含氮原子的官能团. 该种策略提供了一种高效而选择性地构筑含氮功能分子、尤其是官能化的氮杂环的合成途径. 其中, 不对称的C-N键的选择性构筑, 以及不对称的氮杂环分子的组装, 仍然具有重要的合成价值和重大的挑战意义. 本篇综述根据反应的机理和类型, 将这部分研究工作分为六部分内容进行介绍.     

铜和铁催化吲哚的不对称分子内环丙烷化

正J.Am.Chem.Soc.2017,139,7697~7700吲哚是天然产物中广泛存在的杂环结构,发展构建吲哚骨架的手性多环化合物的方法一直备受关注.过渡金属催化的分子内不对称环丙烷化反应能够从简单的线性底物合成具有复杂稠环结构的手性分子.人们已经成功将过渡金属催化吲哚的非对映选择性分子内环丙烷化反应应用于多种吲哚生物碱的高效合成,然而这类反应的对映选择性     

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     

过渡金属与有机分子协同催化:高对映选择性卡宾对脂肪胺N-H键的插入反应

过渡金属催化的卡宾对X-H(X=C,Si,N,O,S)键的插入反应是卡宾的一类特征反应,在有机合成中应用广泛[1].其中N-H键插入是构建C—N键的一种高效方法,特别是相应的不对称催化,对合成含氮手性化合物具有重要意义.近年来,人们以芳香胺或酰胺作为底物,在手性过渡金属催化剂的存在下,实现了卡宾对其N—H键高对映选择性的插入反应,从而发展了天然或非天然α-手性氨基酸衍生物合成的新方法[2].     

镍催化氮杂环丙烷的开环偶联反应研究

氮杂环丙烷类化合物是重要的有机合成子,其广泛存在于各种有机合成反应当中.因其独特的三元环结构,致使其具有较大的环张力.通常氮杂环丙烷类化合物可以与各种亲核试剂反应,合成各种传统方法难以合成的β-位取代的胺类化合物,其中包括氨基醇、氨基醚以及二胺类化合物.通过亲核试剂开氮杂环丙烷的反应研究已经相当成熟,此处不再赘述.此外,过渡金属催化的C—N活化是一类重要的合成方法.作为C—N活化重要底物,过渡金属催化氮杂环丙烷的开环偶联反应取得长足的发展.尤其是近十年来,镍催化氮杂环丙烷的开环偶联反应不断涌现.基于此,综述了镍催化在氮杂环丙烷开环偶联反应中的研究进展和设计原则,重点介绍氮杂环丙烷的开环原理,对比不同取代的氮杂环丙烷区域选择性,总结不同催化模式下的共性.本综述将从以下三个方面介绍氮杂环丙烷的开环偶联反应:其一是单独的镍催化模式;其二是光/镍协同共催化模式;其三则是电化学促进的镍催化模式.对于氮杂环丙烷的开环模式则可以分为:镍催化的SN2型亲核开环模式、卤素离子亲核开环模式以及电化学还原模式.     

硅杂四元环化合物的合成和反应

硅杂四元环化合物在有机硅化学中是一类非常重要的小分子环系化合物, 广泛应用于有机化学、金属有机化学以及材料化学. 环上只含有一个硅原子的硅杂环丁烷可以通过γ-卤代丙基硅烷的Grignard反应、Si＝C键与烯烃的 [2＋2]环加成反应以及硅杂环丙烷的扩环反应合成, 环上只含有一个硅原子的硅杂环丁烯可以通过格氏试剂或锂试剂参与的Si—C键的关环反应、硅杂环丁烷的转化反应、硅卡宾对C—H键的插入反应、Si＝C键与炔烃的[2＋2]环加成反应以及二炔基硅烷的分子内成环反应等途径合成. 硅杂环丁烷和硅杂环丁烯由于存在环张力和具有一定的Lewis酸性, 能够通过扩环反应生成五元和六元含硅杂环化合物, 也能够通过开环反应生成不同结构的有机硅分子和聚合物, 抑或实现有机反应在温和条件下的转化.     

高张力的芳基三环(3,2,1,O~(2,4))辛烷的合成

我们用高位阻的二环己洗胺锂盐(LIDCA)处理ArCH_2Cl,有效地发生α消除反应而生成芳基卡宾,芳基卡宾与链烯的加成反应导致芳基环丙烷衍生物。对 Zimmerman的五步合成法作了改进。而扩展这个方法的应用范围和寻求光化学贮能化合物。合成了四个高张力的脂环化合物。     

环丙叉环丙烷——一个新的多功能有机合成子

介绍了一个新的多功能有机合成子环丙叉环丙烷及其衍生物的制备和反应，环 丙叉环丙烷现已可从环丙烷羧酸甲酯出发较大量地制备。其单取代衍生物亦可容易 地经对其进行去质子化-亲电取代而制备，环丙叉环丙烷的典型反应性能为：（1） 环丙烷环上四个亚甲基有增强了动力学酸度，易于去质子化；（2）中间双键对环 加成反应有很高活性；（3）环丙烷环上处于双键近端和远端的C-C单键可发生裂解 ；（4）在有些反应中，可同时表现出上述反应性能，介绍了环丙叉环丙烷及其衍 生物的一些反应：对中间C=C双键的[2+n]环加成反应、亲电和自由基加成反应、1 ，3-偶极环加成反应和过渡金属催化的反应。     

环丙烷氨基酸合成研究进展

本文综述了合成环丙烷氨基酸类化合物的近期研究进展。制备方法包括对简单氨基酸衍生物的亲核环烷基化、类卡宾加成以及简单环丙烷化合物的衍生化合成等。在手性合成中利用了天然或合成的光学活性化合物。     

过渡金属卡宾配合物及其在有机合成中的应用

自从E.O.Fischer于1964年开创过渡金属卡宾配合物化学以来,作为金属有机化学的前沿领域之一,卡宾配合物化学一直受到人们的极为关注。近年来对于各种卡宾配合物的合成,及它们在有机合成中的应用的研究有了较大的进展。本文详细报道了各种常用的卡宾配合物的合成方法,卡宾配合物发生的各种奇特的反应,近年发展较快的卡宾配合物在天然产物合成中的应用以及卡宾配合物在催化化学中的应用。     

基于氮杂环卡宾的多齿C,N-配体过渡金属化合物的合成与应用

综述了基于氮杂环卡宾的多齿C,N-配体过渡金属化合物的合成与应用研究的最新进展,结合本课题组的工作介绍了含有吡啶、嘧啶、吡唑、萘啶、哒嗪、三唑和邻菲罗啉等氮杂环基团的氮杂环卡宾过渡金属化合物在有机合成中的应用.     

重氮参与的过渡金属催化C—H烷基化反应研究进展

重氮化合物是一类环境友好、高效的反应试剂,已经被广泛应用于金属卡宾C—H插入反应.近些年,重氮化合物在一种新型的催化模式下参与到过渡金属催化的C—H活化反应中,能够实现芳烃和杂芳烃C—H键的烷基化反应.综述了各种金属催化下重氮化合物参与的C—H烷基化反应,以及相关的环化反应的最新研究进展,主要介绍各反应的特点、反应机理和合成应用,并展望它的发展前景.     

铜化合物催化重氮乙酸乙酯环丙烷化反应

研究了以铜化合物催化重氮乙酸乙酯与烯烃的环丙烷化反应,首次计算了反应关键中间体铜-卡宾的环丙烷化选择性P及该中间体的解离常数K,结果表明:1.反应体系中可能存在着铜-卡宾与游离卡宾的平衡;2.P、K与所用的催化剂有关。使用不同的催化剂,温度对反应选择性的影响也不同,对以上结果进行了理论探讨。     

钐(II)类卡宾CH_3SmCH_2I与乙烯环丙烷化反应及溶剂化效应(THF)对反应途径影响的理论研究

用密度泛函B3LYP方法研究了过渡金属钐类卡宾与乙烯的环丙烷化反应的机理.对钐类卡宾试剂CH3SmCH2I和CH2CH2反应的反应物、中间体、过渡态和产物构型的全部结构几何参数进行了优化,并计算了THF溶液的溶剂化效应,用内禀反应坐标(IRC)计算和频率分析方法,对过渡态进行了验证.结果表明:CH3SmCH2I与CH2CH2环丙烷化反应按亚甲基转移机理(通道A)和卡宾金属化机理(通道B)都可以进行,与锂类卡宾的反应机理相同,通道A比通道B反应的势垒降低了14.65kJ/mol.溶剂化效应使通道B比通道A的反应势垒大幅度提高,更有利于反应沿通道A进行,而不利于通道B.     

亚砜叶立德在C—H键活化反应中的应用研究进展

过渡金属催化的导向C—H键活化反应具有反应效率高、选择性好、原子经济等优点,特别是卡宾前体参与的C—H活化反应已经发展为一种新颖的构筑碳碳键的合成策略.相比于传统的重氮化合物等卡宾前体,亚砜叶立德作为一种新型的卡宾前体,具有易于制备、性质稳定、操作安全等诸多优点,被广泛应用于C—H活化反应,可以便捷地转化成各种酰甲基化...     

由金属粉末直接合成铁、钴、镍、铜N-杂环卡宾配合物的新方法

VIII族贵金属N-杂环卡宾(NHC)化合物已在许多有机合成反应如烯烃歧化、碳—碳/氮偶联反应中得到广泛应用. 第一过渡系金属价格低廉且毒性小, 发展铁、 钴、镍、铜等的非膦系催化剂具有重要应用价值. 合成第一过渡系金属的NHC化合物需要使用自由卡宾或者由M(NR2)2与咪唑盐反应制备, 这类制备方法通常需要特殊试剂, 反应条件苛刻. 浙江大学化学系刘斌和陈万芝等利用金属单质粉末 (M＝Fe, Co, Ni和Cu)与Ag-NHC配合物的金属置换反应直接合成了相应的M-NHC化合物. 在氧化银存在下, 金属粉末与咪唑盐反应也可以获得相同金属卡宾化合物. 另外, M-NHC化合物也可由咪唑盐在氧气存在下与金属单质直接反应得到. 这些新合成方法收率高, 不需要特殊或贵重试剂, 产物分离简单, 适宜于规模化制备铁、钴、镍、铜的卡宾催化剂, 为非贵金属卡宾催化剂的工业应用奠定了基础.     

过渡金属催化卡宾对Si―H键的插入反应研究进展

有机硅化合物已被广泛应用于有机合成、生物医药和材料科学等领域.一直以来,发展简洁高效的C—Si键构筑方法学备受科学家们的广泛关注.过渡金属催化卡宾对Si—H键的插入反应是形成C—Si键的重要方法之一,不仅具有操作简便、反应条件温和及原子经济性高等优点,还可以通过手性配体的调控高对映选择性地实现手性有机硅烷化合物的合成.近年来,该领域取得了飞速的发展,涌现了许多新的卡宾前体和金属催化体系.按照过渡金属元素所处族的分类,分五个部分介绍了自2012年以来有关铁、铜、锌、钌、铑、钯、银、铱和金过渡金属卡宾对Si—H键插入反应的研究进展.