（有机化学专业论文）亚烃基环丙烷的加成反应研究.pdf

摘要 高张力分子往往伴随着高能量，通常被认为是不稳定的，从而限制了它们在 合上的应用。而当这类分子既有较高张力，义能稳定存在的时候，它将成合成 策略里新颖的合成工具。亚烃基环丙烷( a c p s ) 就是这样一类分子。它不仅具 有高度的环张力，而且在实验室里又容易制备，因此可以有效地充当合成砌块。 在过去的二十年中，它的衍生物的运用在学界引起了极大的关注。 大量的文献报道了过渡金属参与的无取代基的亚甲基环丙烷( m c p s ) 的反 应，通过合理的设计，可以构建复杂的有机分子。路易斯酸或质子酸参与其中 的报道也较为广泛。 这类分子有多个反应位点，在不同条件下可以得到不同的反应产物，比如对 环外双键的加成，抑或是三元环的侧键断裂和直键断裂。而且，对于不对称的 亚烃基环丙烷衍生物，反应的区域选择性使得反应本身变得更加复杂。区域选 择性地、立体选择性地插入并打开三元环成为m c p 化学的一个热点。 本论文主要研究亚烃基环丙烷的亲电加成反应，主要包括以下几个方面的内 容： 首先我们开发了a c p s 与酰氯在a i c l 3 参与下的加成反应。高区域、高立体 专一性的合成了c t ，p 不饱和酮衍生物。条件温和，产率高。提出了可能的反应机 理，亲电加成，1 3 碳消除，c l 离子亲核进攻，得到一分子酰氯加成的产物。 我们发现并开发了a c p s 与酰氯在a i c l 3 参与下生成苯并茚类化合物的反应。 使用不对称底物时，产物环外双键构型为z 。提出了可能的反应机理。经过分子 间傅克酰基化、分子内傅克酰基化，立体选择性地合成苯并茚类衍生物。 我们发展了一种新的a c p s 与碘水体系反应生成开环和一i 开环两种产物的 反应。一种情况下，能够j f 顷, n 得到双官能化环丙烷衍生物。另外一种是a c p s 转化为碘代丁烯醇衍生物。溶剂效应、温度效应可以使反应得到完美的控制。 通过羟碘化反应，区域选择性地、立体选择性地合成了有用的1 碘代环丙基甲 t 醇衍生物、3 碘代3 烯基丁醇衍生物。此外，发展了方便、清洁的一次性引入两 个官能团的方法，此法在有机合成中非常有用。进一步的研究将使用不同环丙 烷衍生物进行反应，有望取得不同结果。 我们发现了p d n h c 系统对a c p s 的异构化反应的催化作用，主要生成产物 l ，2 - 二氢萘。通过筛选不同配体，抑制了副产物共轭二烯的生成。我们制备了 不同类型的底物，研究了苯环的取代基效应，合成了一。系列l ，2 二氢萘衍生物。 提出了可能的反应机理，发现反应涉及碳碳键断裂碳氢键活燃碳键形成等的 一系列过程。 a b s t r a c t a l k y l i d e n e c y c l o p r o p a n e s ( a c p s ) a r eh i g h l y s t r a i n e db u tr e a d i l ya v a i l a b l e m o l e c u l e st h a th a v es e r v e da su s e f u lb u i l d i n gb l o c k si n o r g a n i cs y n t h e s i s s of a r , i n c r e a s i n ga t t e n t i o nh a sb e e np a i dt ot h et r a n s i t i o nm e t a lc a t a l y z e dr e a c t i o n so f u n s u b s t i t u t e d m e t h y l e n e c y c l o p r o p a n e s ， w h i c hh a v e b e e n e m p l o y e d f o rt h e c o n s t r u c t i o no fc o m p l e xo r g a n i cm o l e c u l e s e x a m p l e so fl e w i sa c i do rb m n s t e d a c i d - m e d i a t e dr e a c t i o n so fa c p sh a v ea l s ob e e nd i s c l o s e d a na t t r a c t i v eb u to f t e n t r o u b l e s o m ef e a t u r eo fm e t h y l e n e c y c l o p r o p a n e si st h e i rm u l t i f o r mr e a c t i v i t i e s t h a t m a yl e a dt of o r m a t i o no fav a r i e t yo fp r o d u c t st h r o u g hv a r i o u sr e a c t i o np a t h w a y s ： a d d i t i o nt oc = cd o u b l eb o n d c l e a v a g eo fp r o x i m a la n dd i s t a lb o n d so ft h e t h r e e - m e m b e r e dr i n g m o r e o v e r , f o rt h er e a c t i o n sw i t hu n s y m m e t r i c a la c p s ，t h e r e g i o c h e m i s t r yg e n e r a l l ym a k e st h er e a c t i o nc o m p l i c a t e d t h u s ，t h er e g i o a n d s t e r e o s e l e c t i v i t yo ft h ei n s e r t i o na n dr i n g o p e n i n gm e t h o d sh a sb e e nt h eh i g h l i g h to f m e t h y l e n e c y c l o p r o p a n e sc h e m i s t r y w eh a v ed e v e l o p e ds e v e r a lr e a c t i o n s ： f i r s t l y , w eh a v ed e v e l o p e dt w on o v e lr e a c t i o n so fa c p sw i t ha c y lc h l o r i d e s l e a d i n gt ot w od i f f e r e n tr i n g o p e n e dp r o d u c t su n d e ra i c l 3 一m e d i a t e dc o n d t i o n s i no n e c a s e ，t h ea c y l a t i o np r o d u c t sc a nb eo b t a i n e di ng o o dt oe x c e l l e n ty i e l d s t h i s b i f u n c t i o n a lm o i e t yi so n eo ft h em o s ti n t e r e s t i n gs t r u c t u r a lu n i t sf o r o r g a n i cc h e m i s t s i nt h eo t h e rc a s e ，t h ea c p sa r ec o n v e r t e dt ob e n z o f u l v e n ed e r i v a t i v e se f f i c i e n t l yw i t h ah i g hz - s t e r e o s e l e c t i v i t y s e c o n d l y ，w eh a v ed e v e l o p e dt h en o v e lr e a c t i o n so fa c p sw i t h1 2 h 2 0s y s t e m l e a d i n gt ot w o d i f f e r e n tp r o d u c t sw i t ho rw i t h o u tr i n go p e n i n gu n d e rm i l dc o n d i t i o n s i no n ec a s e ，t h eb i f u n c t i o n a lc y c l o p r o p a n ed e r i v a t i v e sc a nb e o b t a i n e di n g o o dt o e x c e l l e n ty i e l d s i nt h eo t h e rc a s e t h ea c p sa r ec o n v e r t e dt o3 一i o d o b u t 3 e n 1 o l i i i d e r i v a t i v e se f f i c i e n t l yw i t hr i n go p e n i n g t h e s ec l e a n c o n v e n i e n ta v a i l a b l ep r o d u c t s b e a r i n gt w of u n c t i o n a lg r o u p s - xa n d hm a yb ec o n v e n e dt oo t h e ri n t e r e s t i n ga n d u s e f u ls t r u c t u r a lu n i t si no r g a n i cs y n t h e s i s i na d d i t i o n ，d i f f e r e n ts o l v e n t sc a nl e a dt o s e l e c t i v es y n t h e s i so fd i v e r s ep r o d u c t s w eh a v ea l s od i s c o v e r e dap d n h cc a t a l y s ts y s t e mf o r t h ec y c l o i s o m e r i z a t i o no f a c p st ot h ec o r r e s p o n d i n g1 - a r y l d i h y d r o n a p h t h a l e n e s t h i sp r o c e s sp r o v i d e san o v e l r o u t et ot h es y n t h e s i so fd i h y d r o n a p h t h a l e n ed e r i v a t i v e s c o n t r o lo ft h eu n u s u a l c a s c a d ec cb o n dc l e a v a g e c - ha c t i v a t i o n c - - cb o n df o r m a t i o np r o c e s sw o u l dh a v e i m p o r t a n ts y n t h e t i ca n dm e c h a n i s t i ci m p l i c a t i o n s i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿态堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：抽吁争 签字日期： 上驴年j 月歹日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权逝望盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 犸勺丫锡 签字f 1 期：z o 。阵岁月多f 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名：荔钇 刀。 签字闩期：a 6 罗年月，同 电话： 邮编： 第一章前言 在过去的二十年中，有关亚甲基环丙烷研究在学界引起厂极大的关注。由于 文献很多，综述和专著也相继出版，显然对此领域的全面总结是一个相当有挑 战的任务。因此，本章不求面面俱到，而是以作者认为重要的进展作为评述。 很多优秀的科学家，如y o s h i n o r iy a m a m o t o 、a d em e i j e r e 、b 。m t r o s t 、a b r a n d i 以及中国的麻生明教授作出了先驱性的工作。在他们的带动和鼓舞下，人 们对亚甲基环丙烷化学树立了信心，鼓舞了合成化学家开发新的合成方法。 本综述倾向于系统总结置方面的内容：1 、亲电加成反应；2 、过渡金属参与 的反应，3 、路易斯酸或质子酸参与的反应。我们着重介绍了1 0 年来此方面的 工作。重点将是新反应的发现，而不是机理的详细探求。希望可以让读者一窥 此领域的发展概貌。 早期和最新出版的一些综述文章，和此领域密切相关，但侧重点不同，分别 是合成亚甲基环丙烷衍生物、1 亚甲基环丙烷在合成杂环方面的应用、2 过渡金属 催化的亚甲基环丙烷的反应。3 这方面的内容尽量避免重复展开。 第一节亚甲基环丙烷的发展 亚甲基环丙烷( m e t h y l e n e c y c l o p r o p a n e s ，m c p s ) 是指含有双键和三元环相连 的一类化合物。由于双键上的碳原子是s p 2 杂化的，键角要求1 2 0 0 ，而三元环却 要求这个碳原子的键角扭曲至6 0 0 ，这就使得该类化合物具有高度的环张力和能 量( s c h e m e1 ) 。 前言 陟1 2 0 。 6 0 0 s c h e m ei 由于高能景的存在，该类化合物通常被认为是不稳定的，从而限制了它们在 合上的应用。反之，假如这类分子既有较高张力，又能稳定存在的时候。它将 成合成策略里新颖的合成工具。实际上，最简单的亚甲基环丙烷( m c p ) 是挥发 性的烯烃，沸点只有l l o c ，在室温下几年都不分解，已经成为商业化试剂。可 见它有足够的稳定性。同时它和它的衍生物，如亚甲基环丙烷 ( a l k y l i d e n e c y c l o p r o p a n e s ，a c p s ) ，都可以在实验室里制各，因此可以设想把它 们应用到有机合成当中。 实事上，含亚甲基环丙烷官能团的天然产物也能稳定存在。早在1 9 5 5 年， 两个具有生理活性的天然产物降糖氨酸( h y p o g l y c i n e ) 4 和皿甲基环丙基氨酸 ( m e t h y l e n e c y c l o p r o p y l g l y c i n e ) 5 就被分离出来了。近年来，另外两个天然产物 也被成功分离出来，分别是a m p h i m i ca c i da 和a m p h i m i ca c i db ，它们都含有亚甲 基环丙烷官能蹦( s c h e m e2 ) 。6 h o o h 2 n h y p o g l y c i n e 2 训，庐 厂，h h o o c 。 m e t h y l e n e c y c i o p r o p y i gl y c i n e 前言 o h o ”。7 7 一，、。，- 7 a m p h i m i ca c i da o h o “| 一一、，。? ， ： a m p h i m i ca c i db s c h e m e 2 随后的研究发现，亚甲基环丙烷确实可以参与到有机合成当中，成为新的有 机合成砌块。进入2 0 世纪9 0 年代，人们发现了两个著名的反应例子。一个是 环加成反应，另一个是仃i m e t h y l e n e m e t h a n e ( t m m ) 。b e r s o n 对亚甲基环丙烷化合 物作为t m m 的等当体的反应进行了深入的研究，它可以和各种缺电子的不饱和 化合物( 如c 【，1 3 不饱和酮，a ，p 不饱和酯，n ，d 不饱和氰，酮，亚胺等) 发生e 3 + 2 环加成反应。它进行的 3 + 2 环加成反应根据反应底物的不同而按照两种不同的 反应方式( c o n c e r t e d 和s t e p w i s e ) 进行，生成不同的化合物( s c h e m e3 ) 。7 e w g 、? = = _ - 1 + - c o n c e r t e d r o o rr o 二o r e w g _ 。 ，ll 一一 一： e w g d m c pl 登 ，l “5 ，( o o r r 。 g w ee w g s c h e m e3 如今，距离第一个此类稳定的天然化合物分子的发现已超过5 0 年，亚甲基 环丙烷作为合成方法学的发展几乎涉及了任何一种反应类型。归纳反应类型， 大体分类如下：光致反应，热重排反应，金属参与的反应，亲核反应，亲电加 成反应，自由基反应，l ，3 一偶极环加成。 随着研究的深入，新反应的层出不穷，人们总结了砦规律。首先是亚甲基 3 前言 环丙烷具有多个反应位点。亚甲基环丙烷最大特色就是它有很多反应位点，尤 其是涉及到开环反应，它有着常规反应难以替代的优势。因此，让有机化学家 对它情有独钟。 ( 1 ) 从它结构可以看出，它有四个反应位点，分别是：双键的反应两个位 点，双键两端具有四个取代基时，可以区域选择性的在1 位或2 位发生发生c = c 双键的段裂从而缓解环张力。 ( 2 ) c c 单键的断裂而开环。它有两种断裂方式即不等性( p r o x i m a lc l e a v a g e ) 和等性断裂( d i s t a lc l e a v a g e ) ，从而形成以下的合成子( 正负号可以对调，或者 两个自由基也是可以的) 。( s c h e m e4 ) ( 3 ) 官能团效应。双键或三元环上带有官能团，由于官能团的影响使亚甲 基环丙烷化合物能更好的参与反应。 r 1 d s t a i 一阙 r z p r o x i m a l 弋三 4 r啄 r rr r阕r 一 前言 济，环境友好。但是，很长一段时间人们对亚甲基环丙烷的认识停留在认为它 位点较多，过于活泼，其反应难以控制。逐渐的，化学家发现了一些反应具有 很高的高度区域选择性及立体选择性。显然，这方面的工作显得非常重要。下 面我们着重讲述具体内容。 第二节亚甲基环丙烷化合物的亲电加成反应 亚甲基环丙烷化合物和亲电性试剂反应，先形成三元环正离子，然后进行亲 核反应。反应中三元环有破裂和保持两种结果。反应存在着立体选择性，通常 受底物和电子效应的影响。另外亲电试剂和亲核试剂的不同，反应产物的可以 多种多样。 ( 1 ) 与h x 的加成 2 0 0 2 年，y a m a m o t o 报道了h c i 和h b r 的加成反应，当r 1 时，立体单一 的得到e 构型的开环产物( s c h e m e5 ) 。8 同时提出了可能的反应机理。认为质子 先加成到双键的2 号碳上，得到正离子中间体。在r 1 位阻比r 2 大的情况下，最 小基团h 会和r 在一侧。随后的环丙烷开环及碳碳键迁移保持了这样的立体构 型。因此，以这样一种方式的到的产物是立体化学专一性的。 r 1 l2 h x ( 1 1e q u j v ) h r 2 一一、吒r 1 r 2 一x r 1 r 2 x2c i ，b r x 一 hr l ，小r z s c h e m e5 几乎与此同时，施敏发现使用金属卤化物可以得到相同产物，条件温和，侗 刖舌 立体选择性较差。9a n d b 其原因是反应机理的不同。以t i c h 为例，首先是路易 斯酸与双键配位，生成的正离子中间体经过重排，被分子内的c i 离子亲核进攻， 最后在水的淬灭下的至o h c i d i 成的结果( s c h e m e6 ) 。 r 1 卜 旷一r 2 m x n c h 2 c 1 2 ，h 2 0 o r h o a c ，m x 心：一r 歧弋防= = c r z r 2h t i c l 4 冬一 r 2 c 1 3 c i r 1 r 1 2 0 0 7 年，我们报道了亚甲基环丙基甲醇在n a i h o a c 体系中，形成h i , i t 成的 中间体，而后发生分子内的亲核取代反应生成二氢吡喃化合物( s c h e m e7 ) 。m p h 陟 r 2 r 2 ( 6 ) 与亲电试剂的扩环反应 在醋酸碘苯存在下，亚烃基环丙烷化合物和或氨基邻苯二：甲酰亚胺或j 二苯基 二硒醚反应也生成扩环产物( s c h e m e1 5 ) 。 r 1 ，u p h i ( o a c ) 2 n p h t h = r i + 7 n n h 一蔓 r 1 二二+ ， - 一一- - k 。 r 2 c h 2 c 1 2 r 2 or t ，2 h r 1 p h l ( o a c ) 2 s e p h ：- _ = - 二 + p h s e s e p h 一一r 1 r 2 d c e ，3 5 - 4 0 0 c p h s e 2 s c h e m e15 8 前言 第三节过渡金属参与的亚烃基环丙烷的反应 过渡金属催化的亚烃基环丙烷化合物的反应过程可以归纳为四类：( 1 ) 金属 选择性的插在c - 3 c - 4 ( d i s t a l ) 或c - 2 c - 3 ( p r o x i m a l ) ；( 2 ) 金属有机化合物和 双键反应，发生k 域选择的加成反应( s c h e m e1 6 ) 。挎 m3 m m 二= = ：j w 一 ：一：= ， 一- 一- 二= 2 1 24 ( 1 ) 【3 + 2 】环加成反应 r 朋l 疗， r - m t n ， 一、 r m l n l n m r s c h e m e1 6 3 + 2 环加成反应历程，一般是金属区域选择性的插在c - 3 c - 4 或c - 2 c - 3 。 接着插入到不饱和键中( 例如醛、亚胺、烯烃、炔烃) ，形成五元碳环或杂环 ( s c h e m e1 7 ) 。丌环的方式取决于金属催化剂的选择。比如镍催化剂通常是 c - 2 c 一3 ( p r o x i m a l ) 的断裂。 一； 肘，一肘蔓+ -一y + 一y 一；x = y 一肘y mx + 一二 s c h e m e1 7 亚甲基环内烷作为三个碳的合成了，与烯烃、炔烃在p d ( o ) 或n i ( 0 ) 的催化下 发生 3 + 2 】环加成反应形成一个具有环外双键的五元碳环( s c h e m e1 8 ) 。2 0 它逐 9 y x + 一 、；v x m 卜 y 卜 m 吖 刖舌 渐成为分子间、分子内的构建五元环的重要方法。 司+ 旺：一 6 八 r 1r z s c h e m el 茜 d em e i j e r e ，j , 组报道了双环丙烷烯烃与丁烯二酸二甲酯的【3 + 2 】反应，得到螺 环产物衍生物( s c h e m e1 9 ) 。2 1 c 0 2 e t c a t p d ( d b a ) 2 ，p ( - p r ) 2 ( t - b u )j ； e t 0 2 c 10 0 。c ，8 3 e r 0 2 c c o ，e t s c h e m e1 9 2 0 0 1 年，y a m a m o t o 报道了甲基环丙烷与醛、亚胺在过渡金属钯的催化下发 生 3 + 2 环加成反应，生成氢化呋喃或者吡咯环。这些五元杂环含有一个环外双 键，这个环外双键并不在金属催化下转入环内( s c h e m e2 0 ) 。2 2 x k r p d ( 0 ) x ：o n o t s s c h e m e2 0 2 0 0 7 年，y a m a m o t o 报道了1 ，2 丫嗪钯催化下生成吡咯环的 3 + 2 反应，环 化双键可以转入环内( s c h e m e2 1 ) 。2 3 ( 2 ) h e c k - t y p e 反应 5 m 0 1 p d ( p p h 3 ) 4 r r s c h e m e2 l 此类反应主要是侧健断裂。通常开始于金属有机化合物对碳碳双键的加成， l o 前言 形成的中间体经过b 碳一金属键消除和b 一氢消除反应形成共轭二烯化合物。这 对于合成多取代的共轭二烯化合物提供了简便的方法( s c h e m e2 2 ) x p d - r c a r b o p a l l a d a t i o n s c h e m e2 2 d em e i j e r e 最近报道了分子间和分子内的亚烃基环丙烷化合物的h e c k t y p e 反应。在醋酸钯催化下，首先双亚烃基环丙烷化合物和碘苯反应，生成共轭二 烯，接着发生d i e l s a l d e r 反应( s c h e m e2 3 ) 2 4 , 2 5 ，2 6 手2 气 c 0 2 m e e p d ( o a c ) 2 ，p p h 3 ，n e t 3 p d ( o a c ) 2 ，p p h 3 ，n e t 3 p e e c 0 2 m e s c h e m e2 3 r p d x 物种可以插入到亚甲基环丙烷，重排后牛成开链的钯络合物，该物种 具有亲电性，可以接受丙二酸酯钠盐的亲核进攻，生成取代的丙二酸酯化合物 ( s c h e m e2 4 ) 。2 7 r 炒篙 前言 随r + c c 。o 。o e e t 。 o u u 匕i “ s c h e m e2 4 ( 3 ) 亲核试剂( h n u ) 的加成反应 rr o o e t o o e t y a m a m o t o d 、组报道t p d ( o ) 作用下，亲核试剂与皿烃基环丙烷发生加成开环 反应，亲核试剂可以是胺、2 8 醇或酚、船活泼亚甲基、一1 呋喃、3 2 噻吩或噻唑孙等。 r 2 瞬，州制u p d ( o ) h n u ：r o h ，r 1r 2 n h e e r 2 卜r 1 = = ：z+ 一n u 队 婶俗 h r 1 n u s c h e m e2 5 如果把亲核基团和亚烃基环丙烷化合物设计在同一一分子中，可以合成并环化 合物( s c h e m e 2 6 ) 。3 4 5 m 0 1 p d ( p p h 3 ) 4 10 m 0 1 p ( o t o l y ) 3 s c h e m e2 6 2 0 0 6 年，施敏报道了胺作为亲核试剂与亚烃基环丙烷化合物的反应，他使 用1 价金作催化剂，加入少量a g o t f 作为共催化剂，通过串联反应合成四氢吡咯 衍生物( s c h e m e2 7 ) 。3 5 t s n h 2 r 1a u ( p p h 3 ) c i 。5 。r n 0 1 i r 1r 2 一“ a g o t f ( 5m 0 1 ) ；! r 2 t o l u e n e ，8 5o c ；hn h t s s c h e m e2 7 1 2 ，r 1 n t s r 2 前言 ( 4 ) 锡氢化( h y d r o s t a n n a t i o n ) 和硅氢化( h y d r o s i l y l a t i o n ) 反应 1 9 9 6 年，l a u t e n s d x 组报道了钯催化的锡氢化反应，生成的锡试剂可以作为 有用的合成子( s c h e m e2 8 ) 。3 6 陬 + h s n b u 3 ( c h 2 ) 4 0 t h p p d ( o h ) 2 c t h p o ( h 2 c ) 4 v 争v s n b u 3 s c h e m e2 8 铑催化下，硅氢化反应形成高烯丙基硅烷和锡基取代的高烯丙基化合物 ( s c h e m e2 9 ) 。3 7 陬+ h s i r l r 2 r 3 r ( 5 ) 双元素加成反应 r h c i ( p p h 3 ) 4 r s c h e m e2 9 i r l r 2 r 3 硅硼、3 8 硅腈、朝硼硼化合物4 0 可以在镍、铂、钯等金属催化剂的作用下插入 亚甲基环丙烷中，三元环区域选择性的发生键的断裂，生成硅基硼基( 或腈基或 硼基) 取代的双官能团化合物。此类化合物具有两个官能团，在有机合成中是非 常有用的中间体( s c h e m e3 0 ) 。 1 3 前言 ：，一、b b b s i ( 6 ) 异构化反应 一，一o o 、一一 b b oo 一- _ - 。一 p d ( o a c ) 2 t - o c t n c 7 8 二一o 。 b s i m e 2 p h o p t ( c 2 h 4 ) ( p p h 3 ) 2 7 5 s c h e m e3 0 m e 3 s i c n c n z ：= ： 一一- = ：= 二 p d c l 2 p y r i d i n e 。p s i m e 3 7 1 麻生明发现亚烃基环丙烷化合物可以在钯催化剂作用下发生分子内重排，在 不同的反应条件下分别生成多取代吡喃、呋喃类化合物。为多取代毗喃、呋喃 类化合物的合成提供了简便方法( s c h e m e3 1 ) 钉 r 1 r 2 r 2 r 3 r 1 s c h e m e3 1 2 0 0 5 年施敏发现，在p d ( 0 ) ，p p h 3 催化下，亚烃基环丙烷可以异构化为共轭 二烯，他同时提出了可能的反应机理，有可能生成7 p d h 物种。让 1 4 前言 卜一p h p d ( p p h 3 ) 4 ，p p h 3 一一+ - p h t o l u e n e 。8 0o c s c h e m e3 2 p h ! p h 2 0 0 6 年，施敏尝试不同条件时发现，在p d b r 2 作用下，亚烃基环丙烷重排得 到环丁烯化合物。柏几乎同时，f u r s t n e r 发现在p t c l 2 的存在下得到同样的结果4 4 卜、 p d 陟弋r ( o a c ) 2 ( 3m 0 1 ) 。c u b r 2 ( 1 d c e s c h e m e3 3 0 m 0 1 ) 口 第四节路易斯酸作用下亚烃基环丙烷化合物的反应 相对钯催化较为苛刻的条件，路易斯酸催化的开环反应相对温和。 施敏课题组报道了路易斯酸催化下，各种亲核试剂和亚烃基环丙烷化合物发 生加成反应：酸、醇幅和胺帖。 r o r 2 l l + n u h r v n u r 2 n u = r o h r s h ，r n h 2 ，r c 0 2 h ，h 2 0 亲核试剂也可以是活泼亚甲基化合物等( s c h e m e3 5 ) 。盯 r 小。而s n ( o t f ) 2 姒j 三 路易斯酸催化下，亚烃基环丙烷化合物和醛，亚胺等反应生成茚，四氢呋哺， 吡咯烷衍生物( s c h e m e3 6 ) 。4 8 1 5 前言 r _ ，；r + 1 = ：xb f 3 o e t 2 rh c1 ：+ i = ：x “ r ， 一x h x = o 。n r 1 x = o ，n s c h e m e3 6 选_ f f j s c ( o t f ) 3 或k s f 为催化剂的时候，得到a z a d i e l s a l d e r 反应的产物。4 9 r囊1 趴囝。磊s c ( o t f ) 3 参与了反应( s c h e m e3 8 ) 。5 0 酣一a 。一s c ( o t 0 3 嘭，丛一徂。一呼 p h 陟 + p h9 鬯 b f 3 e t 2 0 p h 丫p h 一固 r m e s c h e m e3 9 如果亚甲基环丙烷化合物和亚胺存在同分子内合适的位置，在b f 3 作用下， 亚胺和亚甲基环丙烷中的双键发生加成反应，进一步发生重排，关环得到含环 外双键的并环化合物( s c h e m e4 0 ) 5 2 1 6 一 x 一 r ， r r ro 刚舌 r l a r 3 r i a _ i _ - _ - 。- r 3 r s c h e m e4 0 l a u t e n s 报道了亚甲基环丙基酰胺在m g l 2 作用下发生开环反应，形成的中间 体和醛或亚胺反应，当酰胺基团不同时，分别生成五元或六元化合物。当用手 性镁试剂催化时，可以对映选择性的合成t r a n s c 2 ，c 3 - 二取代亚甲基吡咯。此类反 应还应用于( ) ( r ) k a i n i ca c i d 的全合成中( s c h e m e4 1 ) 。5 3 z = n p h 2 p h i m g 一，o j z 恕a ， u 一、) 勺年州z l ，n 1 z = 沪o d r a 淑 s c h e m e4 l 我i f d , 组报道了亚甲基环丙基甲酯( 或酸) 衍生物在c u b r 。或c u l 。体系中的 扩环反应，可以选择性的合成五元或六元内酯环。聃 ， r c u x 2 x h 2 c r x r 一。c o o r l c 粕二而二。甜二r= ha i k y l 。 r 1 = h e t s c h e m e4 2 我们提出了两种可能的反应机理( s c h e m e4 3 ) 。一是四配位铜中间体机理， 1 7 h u 舌 卤化铜插入亚甲基环丙烷的三元环中，形成四元环铜中间体，该中间体接受分 子内羰基的进攻，形成烯基铜中间体，烯基铜中间体在卤化铜的作用下形成最 终产物。由于p r o x i m a l s u d i s t a l 两种不同的环破裂方式，形成了两种不同的生成 物，而二者之间实验条件下不能相互转化。可以推断出这两种化合物分别形成 于平行机理。 斟c o o h 。甾c o j o 一藩h斟一e 议j _ y xx 、c x 防气【防气】一 c o o hc o o h xr o o s c h e m e4 3 对于烯基铜中间体的存在可能性，我们寻找了一些实验上的证据企图加以佐 证。我们设计了一个烯丙基取代的环丙基亚甲基乙酸乙酯，用它作底物与卤化 铜反应，结果得到了并环的产物，该结果支持了烯基铜中间体存在的推断 ( s c h e m e4 4 ) 。 i 一防一 s c h e m e4 4 x 第五节质子酸作用下亚烃基环丙烷化合物的反应 o 2 0 0 4 年，我们组报道了硫酸参与的烃基环丙烷化合物的r i t t e r t y p e 的反应， 使用硫酸为质子源，捕获一分子乙腈。5 5 1 8 牛似 o 前言 h 2 s 0 4 r 3 c n r 1 q o s c h e m e4 5 施敏报道了质子酸参与的水加成的反应，在长链磺酸催化下，反应得到两分 子聚合的产物；在对甲苯磺酸当量存在下，得到一分子磺酸加成的产物。弱 p h 、，p h l l h 2 0 ( 1e q u i v ) 杖r 2r o r l l ll i h 户小o ， “h 酞v r 2 | l h 户、o t s s c h e m e 4 6 。 1 9 r阕r 前言 第六节参考文献 ( 1 ) b r a n d i ，a ；g o t i ，a c l a m r e v 1 9 9 8 ，9 8 , 5 9 8 ( 2 ) b r a n d i a ；c i c c h i ，s ；c o r d e r o , f m ；g o t i ，a c h e m r e v 2 0 0 3 ，1 0 3 , 1 2 1 3 1 2 6 9 ( 3 ) ( a ) n a k a m u r a , i ；y a m a m o t o , y a d v 劬以c a t a l 2 0 0 2 3 4 4 ，111 ( b ) r u b i n ，m ；r u b i n a , m ； g e v o r g y a n ，v c h e m r e v 2 0 0 7 ，1 0 7 3 11 317 9 ( 4 ) h a s s l l c h ；r e y l e ，k b i o c h e m z1 9 5 5 ，6 仉3 3 4 5 ) g r e y ，d 0 ；f o w d e n , l b i o c h e m ，1 9 6 2 ，8 2 ，3 8 5 ( 6 ) n e m o t o t ；o j i k a , m ；s a k a g a m i ，y t e 护a h e d r o nl e t t 1 9 9 7 ，3 毋5 6 6 7 - 5 6 7 0 ( 7 ) f o rs o m eo ft h et y p i c a lr e p o r t so nt h ed m c p s e e ：( a ) n a k a m u r a m ，；y o s h i k a i 。n ：t o g a n o h 。m ； n a k a m u r a , e s y n l e t t2 0 0 1 ，1 0 3 0 - 1 0 3 3 ( b ) n a k a m u r a , m ；y o s h i k a i ，n ；n a k a m u r a , e c h e m l e f t 2 0 0 2 ， 1 4 6 - 1 4 7 ( c ) z h o u ，s ：b u r g e r ，c ；c h u ，b ；s a w a m u r a m ：n a g a h a m a , n ；t o g a n o h m ；h a c k l e r , u e ： l s o b e ，h ：n a k a m u r a , e s c o n c e2 0 0 1 ，2 9 1 ，1 9 4 4 - 1 9 4 7 ( d ) n a k a m u r a , e ；i s o b e ，h ；t o m i t a , n ； s a a m u r a , m ；j i n n o ，s ；o k a y a r n a , h a n g e w c h e m 1 m e d2 0 0 0 ，3 9 , 4 2 5 4 - 4 2 5 7 ( e ) l s o b e ，h ； s u g i y a m & s ；f u k u i ，k i ；1 w a s a w a , y ；n a k a m u r a e a n g e w c h e m ，i n t e d 2 0 0 1 ，4 0 3 3 6 4 - 3 3 6 7 ( f ) n a k a m u r a m ，：t o g a n o h , m ；w a n g , x q ；y a m a g o s ，；n a k a m u r a ，e c h e m l e f t 2 0 0 0 6 6 4 6 6 5 ( g ) n a k a m u r a m ：t o g a n o h ，m ；o h a r a ，h ；n a k a m u r a , e o r g 三p ，| 1 9 9 9 ，7 1 0 ( 8 ) s i r i w a r d a n a ，a i ；n a k a m u r a , i ；y a m a m o t o ，yt e t r a h e d r o nl e f t 2 0 0 3 ，4 4 ，9 8 5 ( 9 ) h u a n g ，j - w ；s h i ，m t e t r a h e d r o n2 0 0 3 ，6 0 ，2 0 5 7 2 0 前言 ( 1 0 ) f u ，w - j ；h u a n g ，x ，劬知珥2 0 0 7 ，3 2 1 ( i1 ) ( a ) k o 。5 t e r , r ：a r o r a ，s ；b i n g e r , p s y n t h e s i s1 9 7 1 ，3 2 2 - 3 2 3 ( b ) k o s t e r , & ；a r o r a , s ：b i n g e r , p l i e b i g sa n n c h e m 1 9 7 3 ，1 6 1