（有机化学专业论文）亲核性有机膦小分子催化的domino反应的研究.pdf

中图分类号： u d c ： 】8 3 9 3 2 7 学校代码： 1 0 0 5 5 密级：公开 高蕊夫淫 硕士学位论文 亲核性有机膦小分子催化的d o m i n o 反应的 研究 n u c l e o p h i licp h o s p h i n ec a t a l y z e d 、 论文作者赵红重 申请学位堡堂亟 学科专业 直扭丝堂 答辩委员会主席一郑健禺 指导教师黄直麴援 培养单位 化堂堂院 研究方向直扭金盛 评阅人鱼塞堕苴查鱼 南开大学研究生院 2 0 1 0 年5 月2 4 日 i 渊黜 南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获 得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包 括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文， 并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开 的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文 摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部 指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学 术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库， 通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 l ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩； 提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字： 赵红霞 2 0 1 0年5 月2 4 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目亲核性有机膦小分子催化的d o m i n o 反应的研究 姓名赵红霞学号 2 1 2 0 0 7 0 5 8 2 答辩日期2 0 1 0 年5 月2 8 日 论文类别博士口学历硕士口硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口 院系所化学学院专业有机化学 联系电话 e m a i l 通信地址( 邮编) ： 备注：是否批准为非公开论文 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包 含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：壑红霞 2 0 1 0年5 月2 4 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目亲核性有机膦小分子催化的d o m i n o 反应的研究 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 2 0 年) 保密期限 2 0 年月日至2 0年月日 审批表编号批准日期 2 0 年月日 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 摘要 摘要 有机催化的d o m i n o 反应是一种高效经济的反应，它从简单易得的原料出 发，避免了反应过程中中间产物的分离提纯，可以高效的构筑多个化学键。相 对于传统的有机合成反应来说，有机催化的d o m i n o 反应拥有简便快捷等明显的 优势，因此它被广泛地用于有机合成中以便于构筑结构复杂的化合物。 由于有机膦催化剂有着较强的亲核性和较弱的碱性，所以它可以十分方便 的将反应底物转变为活泼的中间体，或是将反应底物活化以利于其快速的参与 到反应中来，因此它受到了广大化学工作者们的关注，并迅速成为有机反应中 的十分重要的亲核性催化剂之一。 在本论文中，我们对于亲核性有机膦小分子催化的d o m i n o 反应进行了一些 研究：首先，我们成功的发现了三苯基膦催化的水杨醛磺酰亚胺与p 甲基联烯 的一种新的a z a - m o r i t - b a y l i s - h i l l m a n u m p o l u n ga d d i t i o n s n 2d o m i n o 反应，通过 该反应可以一锅方便地构筑三个新的化学键，成功的合成了一种桥环苯并吡喃 类的化合物，该化合物在有机合成中有着重要的用途，因此我们为这类化合物 的合成提供了一种条件温和、收率高的途径。 其次，我们通过三丁基膦催化的甲基烯酮与不同取代的2 氰基3 一芳基丙烯 酸酯类化合物参与的r a u h u t c u r r i e r m i c h a e l s n 2 d o m i n o 反应，成功的实现了不 同活泼烯烃之间的选择性反应，高效的合成了多取代的环戊烯类化合物，该化 合物是合成很多天然产物的重要中间体。因此，我们为五元碳环类化合物的合 成提供了一种新的有效的方法。 最后，我们采用有机胺d b u 作为催化剂，使得查尔酮和硝基甲烷发生 了m i c h a e l m i c h a e l a l d o ld o m i n o 反应，最终得到了多取代的环己醇类化合物， 该化合物可以用来合成多取代的苯。因此，我们为功能化的六元碳环类化合物 的合成提供了一种有效的路径。 总之，我们成功的发现了一系列亲核性有机膦小分子催化的d o m i n o 反应， 同时还高效的构筑了一系列单环或桥环类化合物桥环苯并吡喃、环戊烯和 环己醇。为利用亲核性有机膦小分子催化，从一些已知的简单的化合物出发， 高效方便的合成环状化合物的d o m i n o 反应的研究范围进行了拓展，通过该反应 所合成的这些环状化合物在合成天然产物、药物活性中间体、香料和燃料方面 jiii一 有着十分重要的用途。 关键词：d o m i n o 反应有机膦 a b s t r a e t a b s t r a c t d o m i n or e a c t i o n sm e d i a t e db yo r g a n o c a t a l y s t sa r ea na t t r a c t i v ea n dp o w e r f u lt o o lf o r c a r b o n - c a r b o nb o n df o r m a t i o n i th a sb e e nu t i l i z e df o rt h ee f j f i c i e n ta n d s t e r e o s e l e c t i v ec o n s t r u c t i o no fc o m p l e xm o l e c u l e sf r o ms i m p l ep r e c u r s o r si nas i n g l e p r o c e s s s oi ti sn o ta s t o n i s h i n gt h a td o m i n op r o c e s s e sr e p r e s e n taf l o u r i s h i n ga r e ai n o r g a n i cc h e m i s t r y 谢t l lc h a r a c t e r i s t i ca d v a n t a g e so v e rt h ec l a s s i c a ls y n t h e s i s ，s u c ha s a v o i d i n gt h ep u r i f i c a t i o no fi n t e r m e d i a t e s o w i n gt ot h e i rc o m p a r a t i v e l ys t r o n ga n dr e a d i l yt u n a b l en u c l e o p h i l i c i t yo rw e a k e r b a s i c 毋，t h ep h o s p h i n eo r g a n o c a t a l y s i sh a v er e c e n t l yb e c o m ep o p u l a rc h o i c e sa s n u c l e o p h i l i cc a t a l y s t si no r g a n i cs y n t h e s i s a l s of o rt h i sr e a s o n ，i tc o u l dm a k ed e s i r e d i n t e r m e d i a t e se a s i e rt of o r mo rm o r er e a c t i v e s oi th a sp r o v e nt ob eap o w e r f u lt o o l i no r g a n i cs y n t h e s i s f i r s t l yw es t u d i e dt h er e a c t i o no f7 - c h 3o fa l l e n o a t ea n ds a l i c y ln - t o s y l i m i n e s c a t a l y z e db yt r i p h e n y l p h o s p h i n e a n o v e ld o m i n oa z a - m o r i t - b a y l i s - h i l l m a n u m p o l u n ga d d i t i o n s n 2 r e a c t i o nw a sf o u n d ，谢t ht h i sr e a c t i o n ，w en o to n l y d i s c o v e r e d7 - c h 3o ft h ea l l e n ei su s e da san e wk i n d so ft h et h r e e c a r b o ns y n t h o n ，b u t a l s of o u n dt h a tt h ef i r s te x a m p l eo f7 - c h 3o ft h ea l l e n eu n d e r w e n tan e wd o m i n o r e a c t i o nt of o r mt h e2 - o x a - 6 一a z a b i c y c l o 3 2 1 o c t a n es k e l e t o nf e a t u r i n g t h i sn e w s t r a t e g y o f f e r sac o n v e n i e n tm e t h o df o r c o n s t r u c t i n gn e wb r i d g e dh e t e r o c y c l e d e r i v a t i v e su n d e rm i l dc o n d i t i o n s 、i t hg o o dy i e l d s s e c o n d l y ，w ee s t a b l i s h e dt h a tt r i b u t y l p h o s p h i n ec a t a l y z e dd o m i n or c m i c h a e l s n 2 r e a c t i o no fm e t h y lv i n y lk e t o n e ( m v k ) w i t l lav a r i e t yo fa r y l i d e n e c y a n o a c e t a t et o p r o d u c eh i g h l yf u n c t i o n a l i z e dc y c l o p e n t e n e s w ed e v e l o p e dah i g h l ye f f i c i e n tm e t h o d f o rs y n t h e s i z i n gs u b s t i t u t e dc y c l o p e n t e n e su n d e rn e u t r a lc o n d i t i o n sw i t hg o o d y i e l d s f i n a l l yw eh a v ep r e s e n t e da ne f f i c i e n ta m i n e - c a t a l y z e dm i c h a e lb a s e dd o m i n o r e a c t i o no fc h a l c o n e sw i n ln i t r o m e t h a n e ，w h i c hp r o v i d e sa ne a s ya c c e s st o t h e s y n t h e s i so fh i g h l yf u n c t i o n a l i z e dc y c l o h e x a n o l su n d e rm i l dr e a c t i o nc o n d i t i o n si n g o o d t oe x c e l l e n ty i e l d s i n c o n c l u s i o n ，w eh a v ed e m o n s t r a t e d as e r i e so fp h o s p h i n e t r i g g e r e dd o m i n o r e a c t i o n st os y n t h e s i z et h ec y c l i c ，b i c y c l i cc a r b o c y e l e sa n dh e t e r o c y c l e sf r o mr e a d i l y a v a i l a b l em a t e r i a l s i th a sp r o v e no n c ea g a i nt h ed o m i n or e a c t i o nw h i c hi sm e d i a t e d b yp h o s p h i n e t ob eap o w e r f u l r i n g - - f o r m i n g t o o lt oc o n s t r u c tt h e h i g h l y i i i a b s t r a c t f u n c t i o n a l i z e dc a r b o c y e l e sa n dh e t e r o c y c l e sw h i c ha r es i g n f i c a n ti m p o r t a n c ei nt h e s y n t h e s i so fm a n yn a t u r a lp r o d u c t s ，p h a r m a c e u t i c a l l ya c t i v ep r o d u c t s ，p e r f u m e sa n d d y e s k e yw o r d s ：d o m i n or e a c t i o n ，p h o s p h i n e ，h i g h - s u b s t i t u t e db r i d g e dh e t e r o c y c l e ， c y c l o p e n t e n ，c y c l o h e x a n o l ，c a t a l y s i s ，s y n t h e s i s i v 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章前言1 第一节有机膦催化的生成官能化的环状化合物的d o m i n o 反应1 1 1 1 有机膦催化的生成官能化的三、四元环类化合物的d o m i n o 反应2 1 1 2 有机膦催化的生成官能化的五元环类化合物的d o m i n o 反应3 1 1 3 有机膦催化的生成官能化的六元环类化合物的d o m i n o 反应1 7 1 1 4 有机膦催化的生成多环化合物的d o m i n o 反应2 3 1 1 5 有机膦催化的生成其他的环状化合物的d o m i n o 反应2 6 第二节有机膦催化的生成官能化的链状化合物的d o m i n o 反应2 7 1 2 1 有机膦催化的生成两性离子的d o m i n o 反应2 7 i 2 1 有机膦催化的生成含有多官能团链状化合物的d o m i n o 反应2 8 第三节选题依据及实验方案2 9 第二章三苯基膦催化的a z a m b h u m p o l u n ga d d i t i o n s n 。d o m i n o 反 应3 1 第一节引言3 1 第二节实验部分3 3 2 2 1 实验仪器及药品3 3 2 2 2 原料的制备3 3 2 2 3 三苯基膦催化的d o m i n o 反应的条件实验3 4 2 2 4 三苯基膦催化的d o m i n o 反应结果3 8 第三节图谱分析4 0 2 3 1 熔点、谱图归纳、高分辨质谱4 0 2 3 2 代表性谱图4 6 2 3 3 单晶结构4 7 第四节结果与讨论4 9 2 4 1 条件实验讨论4 9 v 目录 2 4 2 实验结果讨论5 0 2 4 3 可能的反应机理5 0 2 4 4 本章小结5 l 第三章三丁基膦催化三重d o m i n or a u h u t c u r r i e r m i c h a e l s n 2 反 应5 2 第一节引言5 2 第二节实验部分5 4 3 2 1 实验仪器及药品5 4 3 2 2 原料的制备5 4 3 2 3 三丁基膦催化合成环戊烯反应条件实验5 5 3 2 4 三丁基膦催化合成环戊烯反应结果6 0 第三节图谱分析6 2 3 3 1 熔点、谱图归纳、高分辨质谱6 2 3 3 2 代表性谱图6 9 第四节结果与讨论7 1 3 4 1 条件实验讨论7 1 3 4 2 实验结果讨论7 1 3 4 3 可能的反应机理7 1 3 4 4 本章小结7 2 第四章d b u 催化的基于m i c h a e l 加成的d o m i n o 反应7 3 第一节引言7 3 第二节实验部分7 5 4 2 1 实验仪器及药品7 5 4 2 2 原料的制备7 5 4 2 3d b u 催化查尔酮参与的二组分三分子d o m i n o 反应条件实验7 5 4 2 4d b u 催化查尔酮参与的二组分三分子d o m i n o 结果7 8 第三节图谱分析8 0 4 3 1 熔点、谱图归纳、高分辨质谱8 0 4 3 2 代表性谱图8 5 第四节结果与讨论8 6 4 4 1 条件实验讨论8 6 目录 4 4 2 实验结果讨论8 6 4 4 3 可能的反应机理8 7 4 4 4 本章小结8 8 第五章结论8 9 参考文献9 1 致 射9 4 个人简介9 5 i 第一章前言 第一章前言 d o m i n o 反应是近年来备受广大化学工作者关注的一类反应。它从一个或多 个简单的小分子出发，将多个反应条件相似的反应结合起来一次性完成，将上 一个反应得到的新官能团用于下一个反应，或是将上一个反应生成的活性中间 体在合适的条件下直接进行下一步反应而跨越了取出中间产物这一环节。这样， 在一次反应中可以形成多个化学键，同时还可以形成一个或多个新的手性中心， 从而有可能将较简单的原料转化成复杂的分子。它不仅提高反应效率，大量减 少浪费，如溶剂、试剂、能量、时间等的损耗将大大减少，还能够更加符合现 代的可持续发展的要求。早期，d o m i n o 反应所采用的催化剂大都为一些金属或 金属配合物，后来出于环保的角度考虑，人们开始采用无毒、方便易得、催化 活性较高的有机催化剂来催化d o m i n o 反应。常用的催化d o m i n o 反应的有机催 化剂有胺类化合物，例如：脯氨酸、脯氨醇类衍生物、吡咯环类化合物、及硫 脲类化合物等等川。同样，有机膦类化合物也可以用来催化d o m i n o 反应。 有机膦类化合物具有较强的亲核性，因此，早在2 0 世纪六、七十年代就已 经出现了有机膦类化合物作为亲核性有机催化剂应用到有机合成中的报道。近 几十年来，随着有机合成的不断的发展，有机膦类化合物受到了更为广泛的关 注，很多化学工作者利用它的强亲核性来作为有机催化剂催化了很多不同种类 的化学反应，合成了很多不同类型的在药物学、生物学方面有着重要用途的化 合物。伴随着有机催化的d o m m o 反应的兴起，化学工作者们又充分的利用该催 化剂的催化效能，发现了很多不同类型的d o m m o 反应，并成功的合成了一系列 在有机合中有着重要用途的化合物【2 】。我们下面就将有机膦催化的d o m i n o 反应 的研究进展作一综述。 第一节有机膦催化的生成官能化的环状化合物的d o m i n o 反应 众所周知，环状化合物是合成很多天然产物和药物的重要的前体，人们已 经报道了很多关于碳环和杂环类化合物的合成方法，例如：d i e l s a d e l 反应、过 渡金属催化的成环( r c m ) 反应、【3 + 2 】和【4 + 2 】环加成反应等等。亲核性有机膦 小分子，可以很有效的催化有机合成中的各类成环反应，通过有机膦催化的 第一章前言 d o m i n o 反应来合成环状化合物，不但反应效率高、条件温和，而且反应底物简 单易得，合成的环状化合物中通常都含有多个取代基团，因此它为复杂环状化 合物的合成开辟了一条捷径【2 1 。 1 1 1 有机膦催化的生成官能化的三、四元环类化合物的d o m i n o 反应 关于利用有机膦催化的d o m i n o 反应来合成三、四元环类化合物的研究在近 几年才得到化学工作者的广泛关注。 环丙烷类化合物在有机合成中有着重要的用途，它不但存在于很多天然产 物中，而且是有机合成中重要的中间体。近几十年来，很多化学工作者都努力 的寻找它的合成方法，但是如何从方便易得的原料出发来高效的合成环丙烷类 化合物仍然是化学工作者们所必须面对的挑战。目前，我们所知的它的合成方 法是十分有限的，大致可以把它归为以下几类：s i m m o n s s m i t h 反应、金属类卡 宾反应、m i c h a e l 加成引发的关环反应和有机催化的环丙烷化反应。因此继续研 究和探索此类化合物的合成方法是十分必要的，人们期望通过探索可以找到一 些新的反应底物或新的催化剂和新的反应，以便于更加方便的合成该化合物。 2 0 1 0 年，h e 等人报道了在三苯基膦做催化剂的条件下，联烯和芳香醛通过有机 催化的d o m i n o 环丙烷化反应来高效的合成环丙烷类化合物【3 】( s c h e m e1 1 ) 。为 该化合物的合成提供了一种有效的方法。 乒上 p p h 3 a r c h o d m f r t 2 5e x a m p l e a ，户继。 t r a n c e zm a j o r s c h e m e1 1 对于不饱和烯醛二聚形成的p 内酯类化合物化学工作者们已经做了十分广 泛的研究，但是对于不饱和烯酮二聚形成的b 内酯类化合物的研究却是十分有 限的，主要是因为缺乏行之有效的合成方法。近几年来，仅仅有过几例通过有 机膦催化的成环反应合成该化合物的报道，所以继续研究它的新的更为有效的 且能更好的控制产物的立体选择性的合成方法是十分必要的。2 0 0 9 年，k e r r i g a n 等人就在其文章中报道了通过手性的有机膦催化剂催化的 2 + 2 】d o m i n o 成环反 应来快速高效的合成该化合物 4 1 ( s c h e m e1 2 ) 。 2 第一章前言 0 1e q u i v1 1 c h 2 c 1 2 7 8 0 c z ：e 3 9 ：1 8 0 e e p h s c h e m e1 2 1 1 2 有机膦催化的生成官能化的五元环类化合物的d o m i n o 反应 我们可以用有机膦化合物作为催化剂，通过多种方法来合成五元环类化合 物。最常见的通过有机膦催化的d o m i n o 反应来合成五元环类化合物的方法是 【3 + 2 】d o m i n o 环加成反应。通过有机膦催化的d o m i n o 反应，我们不仅能够高效 的合成五元碳环化合物，同样也可以制备得到五元杂环类化合物。 1 1 2 1 有机膦催化的生成官能化的五元碳环化合物的d o m i n o 反应 据我们所知，l u 等人是最早对有机膦催化的分子间的 3 + 2 】d o m i n o 反应进 行研究的小组。他们在1 9 9 5 年报道了第一例通过三苯基膦催化的分子间的【3 + 2 】 d o m i n o 反应来合成五元碳环化合物，即用2 ，3 丁二酸二乙酯或2 丁炔酸酯类 化合物和联烯反应生成多取代的环戊烯( s c h e m e1 3 ) ，随后，z h a n g 等人换用了 桥环骨架的膦化合物作为催化剂，成功的进行了底物的拓展并很好的控制了反 应的立体选择性瞄1 。y u 和k w o n 各自的课题组分别对有机膦催化的【3 + 2 】d o m i n o 反应机理进行了研究，并做了相关的报道嘲( s c h e m e1 4 ) 。 c 0 2 e t - 一 = 仁：c o o e t +e t 0 2 c = ：c 0 2 e t _ _ 旦盘，y c 0 2 e t n 4 6 2 , r t c i s 豪0 2 e t s c h e m e1 3 3 e o u 八 hp 第一章前言 hs h i f t t d i t i o n s c h e m e1 4 含有五元碳环结构的螺环化合物在天然产物的全合成中有着重要的用途， 如何快速高效的合成该化合物一直是化学工作者们所面临的挑战。随着有机膦 催化的分子间的 3 + 2 】d o m i n o 反应的发现，人们迅速将其应用到该类化合物的 合成中来。通过研究发现，该反应不但可以方便高效的合成螺环化合物，而且 还有效的控制了该化合物的立体选择性。2 0 0 2 年，l u 等人用2 甲烯基3 ，4 二氢 萘1 酮和乙基2 ，3 丁二烯酯类化合物作为反应底物，在三苯基膦小分子作催化 剂的条件下快速高效的合成了螺【4 n 】烷烃类化合物口1 ( s c h e m e1 5 ) 。 + 一氓c o o e ti 高h 3 p p r t o c o ：e t 他 + l 、o ：e t m a | o r s c h e m e1 5 随后，l u 等人又接着利用该反应合成了在药物学方面有着重要用途的( - ) 一 苍术醇的反应前体吲( s c h e m e1 6 ) 。p y n e 和w a l l a c e 等人也对类似的反应进行了 相关的研究和报道咖。这就不断的为螺环类化合物的合成增加了更为方便有效的 方法。 + = = ：i 毋0 9 _+ c o o b u t o o 訾“e u s c h e m e1 6 4 拇占 魄占 第一章前言 早期，参于合成五元碳环化合物的有机膦催化的分子间的【3 + 2 】d o m i n o 反 应的底物仅仅局限于联烯和端基是缺电子的烯烃类化合物，反应底物相对而言 较为单一，于是化学工作者们在扩展反应底物的范围方面进行了研究并做了相 关的报道。在2 0 0 7 年，l u 等人利用2 位被取代的二氰基烯烃类化合物和联烯在 三苯基膦做催化剂的条件下合成四取代的环戊烯类化合物( s c h e m e1 7 ) 。由于 考虑到2 位被取代的二氰基烯烃类化合物是通过芳香醛和丙二腈发生克脑文盖 尔缩合反应合成得到的，于是他们就改用了三组分的d o m i n o 反应来合成四取代 的环戊烯( s c h e m e1 8 ) 。 n c 户n 一一c 。 p h 告令阳 8 9 c 0 2 e t s c h e m e1 7 一气娃。刚。+ 嚣囊p p h 3 警蚤r 一气o o 玉阢+ c n 甄燕蘸：。禽 r ：a r y lg r o u p s2 6 - 8 6 y i e l d c 0 2 e t s c h e m e1 8 7 一年后，l u 等人在前面工作的基础上又发现了一个新颖的三苯基膦催化的 合成多取代的环戊烯类化合物的 3 + 2 】d o m i n o 反应( s c h e m e1 9 ) ，为方便的合 成多取代的环戊烯类化合物又开辟了一条捷径叭3 。 i ：式一p p h 3 c 0 2 e t s c h e m e1 9 为了进一步的拓展有机膦催化的分子间的【3 + 2 】d o m i n o 反应的适用范围， 化学工作者们又将该反应的反应底物扩展到a ，p 不饱和酮类化合物。与此同时， 随着手性的有机膦催化剂的出现，人们不仅可以通过有机膦催化的分子间的【3 + 2 】 d o m i n o 反应来高效的合成五元碳环化合物而且还能够有效的控制产物的立体选 择性。例如，f u 等人报道的高立体选择性的合成官能化的环戊烯类化合物，他 们采用手性的有机膦作为催化剂，成功的实现了不对称的高效的 3 + 2 】d o m i n o 反应，得到了高立体选择性的产物n 引，e e 值可以达到9 0 以上。( s c h e m e1 1 0 ) 。 5 第一章前言 一i一-c00et：广r1丽10 m 0 1 ( r ) - 1 6 r 儿r 号等日。沙r r ( r ) - 1 6 s c h e m e1 1 0 同时，利用0 【，b 不饱和酮参与的、手性的有机膦类化合物催化的分子间的 3 + 2 】d o m i n o 反应，同样还可以合成骨架中含有手性的五元碳环结构的螺环类 化合物。这些f u 等人也做了相关的报道n 羽( s c h e m e1 1 1 ) 。同时，m i l l e r 等人用 氨基酸骨架的双官能团的有机膦催化剂，成功合成了具有立体选择性的螺环类 化合物n 刳。这些方便高效的合成立体专一性的螺环产物的方法对药物学方面有 着重要的贡献。 j c 0 0 e t 0 吊+ p 。抛x 詈 人们在对该反应底物范围研究方面进行进一步的探索后，发现将联烯进行 修饰后，也可以作为反应底物，参与至1 j 3 + 2 】d o m i n o 反应中来。s i f t 等人利用2 ， 3 ，4 三烯酸酯类化合物为底物通过有机膦小分子催化的 3 + 2 】d o m m o 反应来合 成五取代的环戊烯化合物n 3 3 ( s c h e m e1 1 2 ) 。与此同时，人们又发现了可以代替 联烯作为三碳合成子的更为简单的化合物即0 c 位被取代的丙烯酸酯类化合物n 鲥， 利用该化合物参与的，苯基- - 7 _ , 基膦催化的 3 + 2 】d o m i n o 反应，成功的得到了 四取代的环戊烯( s c h e m e1 1 3 ) 。 ：州茹r ：鬻a r 豫止 6 冀 第一章前言 r o b o c c 丫渊! 竺e t 0 2 c c 0 2 e t t o l u e n e 吃 r c n c n s c h e m e1 1 3 随着研究的不断深入，人们惊喜的发现不仅手性的有机膦催化剂可以控制 产物的立体选择性，一些小分子的有机膦化合物同样也可以起到控制产物立体 选择性的作用。在2 0 0 9 年，l o h 等人就报道了利用小分子的三苯基膦催化合成 含有五元碳环结构的产物，而且很好的控制了产物的立体选择性5 1 ( s c h e m e 1 1 4 ) 。这就为我们用更为简单易得的催化剂来控制产物的立体选择性提供了一 种有效的方法。 o m s 。导2 p p h 3 ( 2 0 m o i ) + r 。v 人r ，i 孟善盂焉 o z r ：2 a = 5 ：1 s c h e m e1 1 4 人们期望拓展有机膦催花的分子间的 3 + 2 】d o m i n o 反应在天然产物全合成 中的适用范围，于是进行了该方面的研究。通过研究发现，利用该反应可以为 天然产物的全合成提供重要的中间体，从而简化全合成的反应步骤。k r i s c h e 等 人利用有机膦催化的分子间的 3 + 2 】d o m i n o 反应，高效的合成了制备栀子甙类 化合物所需的重要的中间体( s c h e m e1 1 5 ) ，他们利用三苯基膦作为催化剂，高 效的合成了官能化的桥环化合物，通过该化合物合成栀子甙操作简单，反应步 骤相对简洁n 引。 哪。c + 电瑞薯。 6 3 s c h e m e1 1 5 人们发现，除了利用有机膦催化的分子间的 3 + 2 】d o m i n o 反应合成五元碳 环类化合物外，有机膦催化的分子内的 3 + 2 】d o m i n o 反应亦是合成多环化合物 的简单高效的方法。k r i s c h e 等人在天然产物的全合成中利用该反应制备得到了 一个重要的中间体，该中间体对于目标产物的最终合成有着重要的意义，因此， 为我们合成天然产物提供了更加行之有效的方法n 町( s c h e m e1 1 6 ) 。 7 第一章前言 0 2 驴詈 h i r s u t e n e s c h e m e1 1 6 鉴于五元碳环化合物在有机合成中的重要用途，化学工作者希望通过进一 步探索以发现更多的有效的合成该化合物的新反应。2 0 1 0 年，t o n g 等人在2 ， 3 丁二烯酸酯类化合物的a 位引入了乙酰氧基，在有机膦催化的反应过程中该化 合物可以生成了中间体c ，它可以做为 4 + 1 d o m i n o 环加成反应的四碳合成子。 利用该化合物参与的三苯基膦催化的 4 + 1 】d o m i n o 环加成反应，成功的合成了 取代的环戊烯n 7 1 ，该反应条件温和、反应时间短、效率高，为五元碳环类化合 物合成提供了一种新的有效的途径有机膦催化的分子间的 4 + l 】d o m i n o 环 加成反应( s c h e m e1 1 7 ) 。 一，= n c o r o b n 且 一r + 一o o b f e 1 v e 2 昌r 3 2 0 m 0 1 p p h 3 1 3e q u i vc s c 0 3 b e n z e n e ，r t ，3 h s c h e m e1 1 7 e 1f 2 ，。 r c 0 2 b n 1 1 2 2 有机膦催化的生成官能化的五元氮环化合物的d o m i n o 反应 吡咯环结构在天然产物和药物分子中广泛存在，因此它的合成方法备受广 大化学工作者的关注。1 9 9 7 年，l u 等人发现联烯除了可以和活泼的烯烃反应生 成环戊烯，还可以和活泼的亚胺反应生成吡咯环类化合物，于是他们进行了相 关的研究。通过研究发现，在三苯基膦催化下，采用联烯和磺酰亚胺作为反应 底物，通过分子间的 3 + 2 】d o m i n o 反应，最终生成了五元氮环化合物n 刚( s c h e m e 1 1 8 ) ，该反应几乎为定量转换。因此，为高效的合成五元氮环化合物开辟了一 条新的途径。 8 第一章 一一c 。一 5 s 0 2 m + 一n i 爪案m e 0 r ，2 钵0 o m e l 吨w n i j s 絮艮文三日 r 汐c 。z 日+ n 、t s = r n a r 9 第一章前言 s h i 等人换用了新的催化剂：苯基二甲基膦，研究了该催化剂对于 3 + 2 】 d o m m o 环加反应的催化效能，通过研究发现苯基二甲基膦可以高效的催化该反 应的进行，并且成功的合成了吡咯烷类化合物乜( s c h e m e1 2 1 ) ，利用苯基二甲 基膦催化的【3 + 2 】d o m m o 反应具有催化剂用量少，反应时间短，催化效率高等 优点。 t s a r h c = n t s + 罨! ! ! 竺! ! ! ! ! 竺! ! 兰! r n 、一a r c 0 2 e c h 2 c 1 2 t n 杖c o ，e t s c h e m e1 2 1 在找到了新的催化剂后，化学工作者们又开始致力于反应的底物范围方面 的研究。在前面的工作中，他们已经对三碳合成子进行了简单的变换，于是接 下来他们在两碳合成子的变换方面进行了探索。2 0 0 5 年，y a m a m o t o 报道了，活 泼的炔烃与异氰化物在1 ，3 二苯基膦基丙烷做催化剂的条件下，经过 3 + 2 】 d o m m o 成环反应，合成了吡咯类化合物瞳刭( s c h e m e1 2 2 ) ，为吡咯类化合物的 合成提供了更加有效的方法。 phc02et吐+ncaewg2要15m01dppp h p h , 心0 2 e g t d p p p 3b i s ( d i p h e n y l p h o s p h i n o ) p r o p a i m ： = 1 一 n e h 。 e w g 2 = c o n e t 2y e i l d ：2 7 ( 3 5 h ) e w g 2 = p ( 0 ) ( 0 e t ) 2y e i l d ：1 8 ( 2 4 h ) s c h e m e1 2 2 h e 等人将磺酰亚胺变为硫代的磷酰亚胺类化合物，并对其在p t a 作为催化 剂的条件下所参与【3 + 2 】d o m m o 环加反应进行了研究，合成了五元氮环化合物。 他不仅拓宽t 3 + 2 】d o m i n o 反应的底物范围，同时，在产物分子中引入了磷原 子，为含有磷元素的化合物的合成也提供了很好的方法1 ( s c h e m e1 2 3 ) 。 吣s s 气雠卜赫：巍m e 杏_ 甚。 d r 6 1 1 - 4 6 1 c 0 2 e t c 0 2 e t s c h e m e1 2 3 随着研究的不断推进，l u 等人又将其在合成环戊烯化合物中采用过的反应 底物伐位被取代的丙烯酸酯类化合物代替联烯类化合物作为三碳合成子，研 1 0 一 l 二 第一章前言 究了其在三苯基膦催化下与磺酰亚胺间的反应乜4 1 ( s c h e m e1 2 4 ) ，并通过该反应 得到了立体专一性的产物。 p h 2 e + a ，j n b 等r 三 y e i l d ：3 8 一9 9 s h i 等人也再一次利用2 ，3 ，4 三烯戊酸乙酯类化合物作