蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 21 第 一章 過渡金屬催化的烯烴 1， 2前言 烯烴類化合物因?yàn)槠淞畠r(jià)易得，且能參與較多的官能團(tuán)轉(zhuǎn)化反應(yīng)， 而 成為合成中最為基本的合成砌塊。其參與的反應(yīng)在有機(jī)化學(xué)發(fā)展的過程中占有重要地位。一直以來利用烯烴作為原料進(jìn)行的反應(yīng)大多是傳統(tǒng)的非催化的轉(zhuǎn)化。上世紀(jì)中期，一些催化的烯烴轉(zhuǎn)化例如氫化、氫甲?；?等 反應(yīng)逐步發(fā)展起來并應(yīng)用到工業(yè)中。 1959 年，德國 司的研究人員發(fā)展了一個(gè) 鈀 催化的乙烯制備乙醛的反應(yīng) 1，即在氧氣和水的條件下將乙烯氣體轉(zhuǎn)化為乙醛。這個(gè)反應(yīng)被認(rèn)為是 鈀 催 化的烯烴官能化的起點(diǎn)，在隨后的幾十年中，過渡金屬催化的各種各樣的烯烴官能化反應(yīng)被發(fā)展起來并應(yīng)用到工業(yè)中。 () . 烯烴的官能化反應(yīng)中，如果在一步轉(zhuǎn)化中能同時(shí)在雙鍵兩端官能化，那么可以獲得 1， 2是一個(gè)重要的策略，典型代表就是 氨化反應(yīng) 2 ()。相對(duì)于單官能化，過渡金屬催化的烯烴 1，2經(jīng)濟(jì)性和步驟經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)更具有研究挑戰(zhàn)性。正因?yàn)槿绱耍擃I(lǐng)域備受關(guān)注，特別是近年來，各種有關(guān)過渡金屬催化的烯烴 1， 2 報(bào)道大量涌現(xiàn)，成為了金屬催化的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。 眾多 新穎反應(yīng)的大量出現(xiàn)，極大的豐富了烯烴及其衍生物的反應(yīng)種類。為天然產(chǎn)物全合成提供了方法學(xué)探索研究，也為醫(yī)藥及化工工業(yè)的發(fā)展提供了新的理論指導(dǎo)。對(duì)于所用的金屬催化劑，雖然大多數(shù)是 其它如 時(shí)，不對(duì)稱的烯烴 1， 2種新穎的底物、反應(yīng)策略及催化 機(jī)理的提出驗(yàn)證不斷完善該領(lǐng)域并推動(dòng)其發(fā)展。 . 州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 22 本章著重介紹各種過渡金屬催化的各類烯烴 1， 2的不在于全面羅列，因?yàn)橐呀?jīng)有很多相關(guān)綜述報(bào)道 3；而是關(guān)注近年來的一些研究新進(jìn)展，特別是 催化的烯烴 1， 2在該領(lǐng)域中，研究的最多的是 鈀 催化的 烯烴 1， 2機(jī)理研究 也較為詳盡。轉(zhuǎn)化中通常包含了一個(gè)兩步反應(yīng)的過程，其間，兩個(gè)親核原子分別引入到兩個(gè)碳上。過程盡管看起來簡單，但其機(jī)理比較復(fù)雜，理論上包括了幾個(gè)途徑。 一般來說，烯烴、親核試劑 X 和 化劑之間 的反應(yīng)在 最初包含有兩個(gè)不同的且相互競(jìng)爭的途徑 4()。一個(gè)是 5， 是一個(gè) 型的 一個(gè)是在 烯烴形成 X 先和 位。這導(dǎo)致發(fā)生了一個(gè) . of to an 設(shè)烷基鈀中間體可以穩(wěn)定存在并和第二個(gè)親核試劑反應(yīng)，那么就會(huì)發(fā)生各種過程 ()?？梢赃€原取代 d(0)化合物，后者在給定的條件下會(huì)被 . of Y 蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 23 氧化成 I)再進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)然， I)中間體 也 可以被氧化成 V)中間體 6,7，然后還原消除形成新的鍵及最初的 I)物種。在一些特定的反應(yīng)中使用了銅鹽做氧化劑，那么就可能發(fā)生一個(gè)瞬間氧化過程 8。在這模式下，就存在了鈀原子和 C樣，在這些轉(zhuǎn)化中， 就為烯烴 1， 2 /羥化和雙溴化 最初，研究人員 發(fā)現(xiàn) 在 有碳鹵鍵形成的副產(chǎn)物生成。正常情況下，生成醛產(chǎn)物 5；但在高濃度的氯和 主要生成烯烴氯 /羥化產(chǎn)物 6。 9表明，在 體系中，甚至相對(duì)低的氯濃度下也有氯 /羥化產(chǎn)物生成。 () . of or 998年，該小組進(jìn)一步將其發(fā)展成為不對(duì)稱 I)催化的烯烴氯 /羥化反應(yīng)10。在氧化條件下，且銅鹽濃度在 35 M，手性 鈀 催化劑能夠高區(qū)域選擇性和高立體選擇性地將簡單 的 潛手性烯烴 7誘導(dǎo)生成烴氯 /羥化產(chǎn)物 8。研究發(fā)現(xiàn)包含有橋鍵的二聚 鈀 配合物與手性 有最好的效果。值得注意的是，在該氧化條件下， 至在單橋鍵模式中也可以。反應(yīng)有一定的普適性，未官能化的烯烴、烯 醚和乙酸烯丙酯有較好的立體控制效果，但 含 有羥基、羧酸、醛基的烯烴底物不反應(yīng)。 () . 003年，該小組進(jìn)一步發(fā)展了這種鹵化反應(yīng) 11。用 些烯烴可以轉(zhuǎn)化為雙溴化產(chǎn)物 10。關(guān)鍵的是，具有潛在競(jìng)爭關(guān)系的副產(chǎn)物醛或酮可以被很好的抑制 。不僅如此，該條件下，反應(yīng)高選擇性地生成了雙溴化物，沒有發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的溴 /羥化產(chǎn)物。這是由于溴的親核性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氯所導(dǎo)致。用環(huán)戊烯做底物則生成單一構(gòu)型的 2其原因是鈀配合物體積大，反應(yīng)經(jīng)過一個(gè) 致產(chǎn)蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 24 物為 () . 氨 /鹵化 分子內(nèi)的氨鈀化提供了一個(gè)萬能的產(chǎn)生烷基鈀中間體的途徑 12。這些化合物可以同各種各樣的鹵代試劑如銅和銀的鹵代鹽、 氨 鹵等試劑發(fā)生反應(yīng)而得到烯烴1， 2鹵化產(chǎn)物。 這樣的過程在 1988年第一次被觀察到 13， 1進(jìn)行的 分子內(nèi) 1， 2氨化反應(yīng)。作者優(yōu)化條件發(fā)現(xiàn)，如果用甲醇中反應(yīng)則以中等收率得到 氨 /鹵化的副產(chǎn)物 12。但作者并沒有對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化。 () . 004年， 個(gè) I)催化的烯烴氨 /鹵化反應(yīng) 14，反應(yīng)用或 加入中等過量 (3-4 銅氧化劑，以中等到高的收率獲得產(chǎn)物。但是，反應(yīng)的區(qū)域選擇性較差，可能是通過最開始的不同的氨 鈀 化和隨后的重排途徑 而 得到了五元環(huán)和六元環(huán)的混合物 14和 15。作者用當(dāng)量 的 照 實(shí)驗(yàn)，僅得到 時(shí)伴隨有烯烴異構(gòu)化發(fā)生。暗示了 I)鹽在整個(gè)過程中起到了關(guān)鍵作用，但具體細(xì)節(jié)并不清楚 ， 在碳鹵鍵形成的后期階段或許有不同氧化價(jià)態(tài)的 鈀 中間體存在。 () . 年， 陸熙炎 等人 報(bào)道了 催化的氨基甲酸酯和脲衍生物進(jìn)行的環(huán)化過程 15， 體系中添加了鹵化鋰 來增大鹵離子的濃度。作者對(duì)由 (Z)8生蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 25 成的 環(huán)化 產(chǎn)物 19進(jìn)行 現(xiàn)該反應(yīng)是單一的立體控制過程。作者認(rèn)為先發(fā)生一個(gè)烯烴的 接著發(fā)生一個(gè)構(gòu)型保持的 C(0) 0. 006年， 0進(jìn)行的氨 /氯化反應(yīng)16。在極性溶劑 0%的收率和高選擇性獲得手性產(chǎn)物 21，其非對(duì)映選擇性最高可達(dá) 19:1。 (1) 1. 008年， 催化的不活潑的烯烴 22的 氨 /氯化 17a。這是前期的烯烴氨 /氫化工作的延續(xù) 17b，在前期工作中作者已經(jīng)分離到了穩(wěn)定的氨 鈀 化中間體。和前人 不同的是，該反應(yīng)中的氯原子由 供。體系使用了 5 鈀配合物 24做為催化劑，以較高的收率獲得產(chǎn)物 23。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，用簡單的鈀催化劑如 種含有酰胺和氨基甲酸酯的底物可以反應(yīng)，但磺酰胺底物不反應(yīng)。 (2) 2. 002年， 18發(fā)展了用 5轉(zhuǎn)化為 37的方蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 26 法。反應(yīng)使用了 )做催化劑，作者認(rèn)為首先 )插入到 Cd(間體接著發(fā)生氨鈀化，再氯鈀交換形成氯甲基吡咯啉 26，最后重排成六元環(huán)產(chǎn)物。體系沒有使用 額 外的氯源，非常具有原子經(jīng)濟(jì)性。值得注意的是， 1 催化劑的催化效率比 10 高。 (3) 3. 009年， 劉國生小組 19報(bào)道了一個(gè)新穎的高選擇性的烯烴氨 /氟化過程。做為催化劑， 過程最初同樣是經(jīng)歷了一個(gè)分子內(nèi)的 意思的是，和 上述 的 5個(gè)過程是 6成六元環(huán)產(chǎn)物 29。作者通過對(duì)一些機(jī)理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，認(rèn)為反應(yīng)中的 后的 I)中間體在 (間體 30，最后還原消除生成新的 C是主要途徑。 同時(shí)也有部分 中間體 通過氟的 (4) 4. 此基礎(chǔ)上， 2012年該小組報(bào)道了利用同類 型 的不活潑烯烴 28作原料， 進(jìn)行的 鈀 催化 的 分子內(nèi)氨 /氯 化反應(yīng)。作者使用環(huán)境友好的 高的區(qū)域選擇性和立體選擇性獲得了六元環(huán)產(chǎn)物 31。一 系列的機(jī)理實(shí)驗(yàn) 顯示了 該反應(yīng)是 通過一個(gè)可逆的烯烴 太可能是由 5(5) 5. 上的例子均是分子內(nèi)的烯烴 1， 2鹵化，一般只需要提供鹵源。與其不蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 27 同的是，分子間的反應(yīng)還需要 額 外的氮源。 2001年， ， 2鹵化 20a。在溴胺 丙烯酸衍生物 32轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的環(huán)乙胺化合物 33。反應(yīng)中檢測(cè)到氨 /溴化的副產(chǎn)物 34。作者還考察了當(dāng)量鈀存在下的反應(yīng)情況 20b，例如丙烯酸甲酯只得到了單一的環(huán)乙胺產(chǎn)物。反應(yīng)機(jī)理并不確定，雖然沒有證據(jù)，作者還是提出了 I)和 V)轉(zhuǎn)化的機(jī)理。 (6) 6. 006年， 報(bào)道了使用 N, d(催化的環(huán)乙胺反應(yīng) 21。反應(yīng)中用 高收率獲得環(huán)乙胺產(chǎn)物。但在缺少堿的情況下，苯乙烯 35底物幾乎可以定量的轉(zhuǎn)化成氨基氯代物 36，而沒有檢測(cè)到環(huán)乙胺 37的生成。 氯代物 36可以在堿的作用下完全轉(zhuǎn)化為 化合物 37，這說明 反應(yīng)其實(shí)是一個(gè)烯烴 1， 2氯化過程，堿的存在使產(chǎn)物進(jìn)一步環(huán)化。 (7) 7. 010年，劉國生小組將其 發(fā)展的 分子內(nèi) 的 氨 /氟化拓展到分子間 過程 22。發(fā)展了 催化下，用 雙苯磺酰基 )胺 (時(shí)做氨源和氟源對(duì)苯乙烯進(jìn)行 1， 2氟化 的 方法。配體和溶劑對(duì)反應(yīng)有很大的影響，雙氮的 浴銅靈 配體39和 1,4該過程有很好的區(qū)域選擇性，且有明顯的原子經(jīng)濟(jì)性。機(jī)理實(shí)驗(yàn)證明了過程中包含一個(gè)氟鈀化過程。 (8) 8. 雙氧化 相對(duì)于其它烯烴 1， 2氧雜官能化研究的較早，也應(yīng)用廣泛，蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 28 比如 對(duì)稱雙羥化反應(yīng)早已應(yīng)用到工業(yè)中 2。但是用 鈀 催化氧化的方法來完成的雙氧 雜 化并不多。 2005年， d(催化的烯烴雙烷氧化反應(yīng) 23a。反應(yīng)用20做底物， 到相應(yīng)的雙羥化物 41和單烷氧化產(chǎn)物 42，其化學(xué)選擇性較差。作者認(rèn)為，反應(yīng)先經(jīng)過一個(gè) 鈀 催化的環(huán)氧化過程，溶劑中的親核試劑對(duì)其在芐位進(jìn)攻開環(huán)，從而得到不同的雙官能化產(chǎn)物 23b。 (9) 9. 006年， d( 化產(chǎn)物 44 24。作 者提出了不同的機(jī)理，認(rèn)為反應(yīng)中形成了 )和苯醌甲基化物的配合物 46，該中間體是由烯烴區(qū)域選擇性的親核鈀化后互變異構(gòu)化形成的。后期詳細(xì)的機(jī)理實(shí)驗(yàn)證明了這一點(diǎn) 24b。 (0) 0. 后在 2007年，該小組將其發(fā)展成為不對(duì)稱反應(yīng)，篩選大量的雙齒配體發(fā)現(xiàn)鷹爪豆堿 (-)和雙惡唑啉略有效果，而 8獲得了較好的對(duì)映選擇性 24c。但烯烴末端雙甲基取代的底物在反應(yīng)過程中沒有 1. 映選擇性。作者推測(cè)是由于整個(gè)過程的對(duì)映選擇性控制源于最初的烯烴氧鈀化，隨后鈀從相應(yīng) 的 醌甲基化物中間體解離的速度很快，甚至快于第二個(gè)烷氧親蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 29 核試劑對(duì)其進(jìn)攻的速度，因而不能從第二個(gè)烷氧基團(tuán)親核進(jìn)攻來控制立體選擇性。 (1) 2009年，該小組又將其反應(yīng)發(fā)展成為分子內(nèi)的烯烴氧鈀化過程，鄰位醌甲基中間體不僅可以被氧親核試劑如水、醇等捕獲；還可以被其它如疊氮鈉、吲哚、吡咯等親核試劑捕獲，從而獲得手性的環(huán)化產(chǎn)物 24d，以較高的對(duì)映選擇性及中等到高的非對(duì)映選擇性實(shí)現(xiàn)了用兩個(gè)不同基團(tuán)對(duì)烯烴的 1， 2物環(huán)系有五元、六元等類型。其方法 還 被應(yīng)用到 3類化合物有抗乳腺癌活性 24e。 (2) 2. 008年， 烯烴雙氧化的新方法 25。該催化劑有兩個(gè)重要的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：擁有富電的雙磷配體和 未 配位的抗衡 離子 ， 同之前的工作相比，該方法有更好的底物范圍。有趣的是，通過對(duì)條件的調(diào)控，可以獲得羥基 /乙酰氧基化物 54或是雙乙酰氧基化產(chǎn)物，后者的獲得是在前者條件中加入乙酸酐來實(shí)現(xiàn) 的 。值得注意的是，分子間和分子內(nèi)的官能化均可以高效實(shí)現(xiàn)，這也是對(duì) 鈀 催 化的分子內(nèi)的烯烴 1， 2 化的首次報(bào)道。作者提出同前人相似的機(jī)理，陽離子鈀催化劑 與 烯烴配位后乙酸 對(duì)其 進(jìn)攻生成 I)中間體 56，將其氧化成 V)中間體 57，隨后分子內(nèi)的乙?；M(jìn)攻，催化劑還原解離得 58，水作用下形成羥基 /乙酰氧基產(chǎn)物 54。 (3) 3. 州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 210 2009年， 江煥峰 等人成功發(fā)展了一個(gè)相 對(duì)綠色的 催化的烯烴雙乙酰氧基化反應(yīng) 26。同前人不同的是，使用環(huán)境友好的氧氣做氧化劑，替代了金屬鹽或者高價(jià)碘化合物。并且反應(yīng)過程表現(xiàn)出極高的立體選擇性，這是以往體系所不能及的，但反應(yīng)條件相對(duì)劇烈 (8 2)。催化量的 反應(yīng)效率，其作用細(xì)節(jié)并不清楚，可能作為配體， 亦或 促進(jìn)二價(jià)鈀氧化成四價(jià)鈀。作者推測(cè)反應(yīng)中可能形成 V)中間體，最后還原消除形成新的 C(4) 4. 010年， 27，用 過氧乙酸 做氧化劑。該條件相對(duì)溫和，有較好的底物適用性，非對(duì)映選擇性也高。作者認(rèn)為在過氧乙酸和乙酸酐條件下， 被氧化成四價(jià)鈀催化劑與烯烴配位，發(fā)生 d(間體 63。最后還原消除生成新的 C(5) 5. 010年， 施敏 等人發(fā)展了一個(gè)新型的雙氮雜卡賓陽離子鈀催化劑，用其催化烯烴的 雙乙酰氧基化 反應(yīng) 28。獲得了好的非對(duì)映選擇性。反應(yīng)操作方便可以容忍空氣和濕 汽 。 (6) 6. 州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 211 2013年， ， 2化 過程 29。反應(yīng)使用流體微波反應(yīng)器在微波促進(jìn)下進(jìn)行。在 催化下，過氧乙酸和雙氧水做氧化劑，乙酸和水做溶劑，高選擇性生產(chǎn)了雙乙酰氧基化產(chǎn)物。該方法有兩個(gè)特點(diǎn)：其一是反應(yīng)時(shí)間短，收率高，反應(yīng) 5 5%的收率；其二是流體過程，不僅操作安全，而且適合工業(yè)放大。 (7) 7. of in a 近， 催化的不對(duì) 稱烯烴 1， 2 化過程 30。使用肟醚底物 65中的手性輔基做導(dǎo)向基團(tuán)進(jìn)行誘導(dǎo)，產(chǎn)物 66獲得了高的立體選擇性。這也是 鈀 催化下利用手性底物對(duì)烯烴進(jìn)行不對(duì)稱的 1， 2(8) 8. 氧 /氨化 同雙羥化一樣，烯烴的 1， 2究較為成熟。但用 鈀催化的途徑來完成的不多。 2005年， d(催化的分子內(nèi)的烯烴氨基 /乙酰氧化反應(yīng) 31，發(fā)展了一個(gè)用氨基烯烴轉(zhuǎn)化為各種各樣包含有一個(gè)乙酰氧基的吡咯啉、哌啶、內(nèi)酰胺和惡唑啉酮的新方法。體系中使用了常見的做氧化劑。反應(yīng)最初是通過底物上 d(間體，同前面烯烴雙氧 雜 化一樣， 將其氧化成 V)中間體。盡管每一個(gè)底物的反應(yīng)條件不盡相同，但可以推測(cè)的是，所有產(chǎn)物都是經(jīng)過 V)中間體還原乙酰氧化而得到。值得注意的是，非末端烯烴也能反應(yīng)，例如， (Z)9在該氨氧化轉(zhuǎn)化中完全保持了其立體信息；同樣，由 (E)7轉(zhuǎn)化所得的產(chǎn)物 68也保持了相對(duì)應(yīng)的非對(duì)映異構(gòu)構(gòu)型。作者推測(cè)過程中先經(jīng)歷一個(gè)雙鍵的 C 過渡金屬催化的烯烴 1, 212 是由保持了立體信息的 V)中間體還原消除生成。然而， (9) 9. 006年， d(催化的分子間的烯烴氨基 /乙酰氧化反應(yīng) 32。以較高的區(qū)域選擇性獲得產(chǎn)物。同樣，底物不限于末端烯烴，非末端烯烴也有較好的表現(xiàn)。和 化過程中出現(xiàn)明顯的立體控制，不同構(gòu)型的烯烴均獲得與其 構(gòu)型 相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物。用 (Z)1反應(yīng)，得到3， 過分析，有兩個(gè)途徑 會(huì) 產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果：(1) 先發(fā)生烯烴 ，緊接著發(fā)生立體化學(xué)保持的 C個(gè)過程和 31； (2) 先發(fā)生 發(fā)生立體化學(xué)翻轉(zhuǎn)的 C(類似于 。為了確認(rèn)是哪一個(gè)過程，作者嘗試使 其氨鈀化中間體進(jìn)行 現(xiàn)僅得到化合物 77，該構(gòu)型的化合物只能是通過4得到。所以在這個(gè)烯烴氨基 /乙酰氧化反應(yīng)中，應(yīng)該是先發(fā)生 發(fā)生構(gòu)型翻轉(zhuǎn)的還原消除生成新的 C生構(gòu)型翻轉(zhuǎn)的還原消除可能是由于反應(yīng)過程中空間立體位阻和電子效應(yīng)引起的。 (0) 0. 州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 213 2007年， 道了一個(gè) I)氧化反應(yīng) 33。同 31不同的是， 用含有羥基的烯烴做底物，氮源由外部引入 ，從而高效的合成了一系列 3底物范圍較窄，只涉及五元環(huán)。有意思的是， (Z)得到了 前人的報(bào)道相反。機(jī)理的驗(yàn)證推測(cè)方法同 32，通過實(shí)驗(yàn)證明了先發(fā)生 著發(fā)生的是立體化學(xué)保持的 C于底物是醇，作者猜測(cè)在反應(yīng)過程中可能形成 V)的六元環(huán)中間體 83。這就容易導(dǎo)致發(fā)生構(gòu)型保持的 獲得 (1) 1. 009年， I)氧 雜 化反應(yīng) 34。條件簡單溫和，沒有使用高價(jià)碘氧化劑，取而代之的是催化量的2。作者推測(cè)反應(yīng)中也形成了 V)中間體 87，最后還原消除生成 C化過程是 2共同完成的。 (2) 2. 010年， 分子間烯烴烷氧化 /氨化反應(yīng) 35(3)， 3. 州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 214 化劑，將 8環(huán)化并烷氧化成產(chǎn)物，通過調(diào)節(jié)共溶劑，可以高區(qū)域選擇性的得到 5產(chǎn)物 89和 90。 氨化 在鈀催化的烯烴 1， 2于 1， 2屬有機(jī)化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)中的重要應(yīng)用，使其 被 廣泛研究。早在 1977年， 化學(xué)計(jì)量的 和烯烴 91形 成 2，再用間氯過氧苯甲酸 (化促進(jìn)完成雙氨化的一鍋兩步反應(yīng) 36。體系中應(yīng)該存在一個(gè) I)到 V)的轉(zhuǎn)化 (4)。雖然 直到 2005年， 37和 38才首次分別報(bào)道了鈀催化的分子間和分子內(nèi)的 烯烴 1， 2 4. s ,2of 管 都表現(xiàn)出很好的效果。其成功都基于意識(shí)到要實(shí)現(xiàn)過渡金屬催化完成 烯烴的 1， 2三個(gè)主要障礙 需要克服：其一是避免催化劑和氮原子形成穩(wěn)定的配合物；其二是降低烷基鈀中間體 后是對(duì)于 1， 3要 抑制 發(fā)生1， 4雙方的研究中，避免催化劑和氮原子形成穩(wěn)定的配合物均是通過選用脲化合物作為氮源來實(shí)現(xiàn)。在 ， 3 N, N， 4 37發(fā)現(xiàn)在 苯醌為氧化劑的條件下， 1， 34可以和 N, N脲 95形成雙氨化產(chǎn)物 96和 97。過程有較好的區(qū)域選擇性，無一例外傾向在取代基少的雙鍵上發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還顯示， 5. s I),2,3氯的鈀催化劑、弱配位的溶劑、 1， 3的必要條件。對(duì)于其機(jī)理，作者提出催化劑和雙鍵先進(jìn)行一個(gè) ，產(chǎn)蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 215 生親電的 3烯丙基中間體 98，該中間體傾向于發(fā)生分子間的 I)還原取代形成第二個(gè) C不是 (5) I)38a，在做催化劑， 做氧化劑的堿性條件下，使含有脲基的末端烯烴順利發(fā)生雙氨化，以高收率獲得一系列五元、六元或七元的環(huán)脲產(chǎn)物。反應(yīng)底物范圍廣，對(duì)溶劑沒有明顯的依賴性，并且可以在空氣條件下進(jìn)行。通過對(duì)動(dòng)力學(xué)、光譜和氘代標(biāo)記等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析 38b，作者推測(cè)這是一個(gè) 兩步過程的機(jī)理，首先催化劑和脲上氮原子配位成鍵，再發(fā)生決速的烯烴 I)中間體 102， 將其氧化成 V)中間體 103，接著氮原子從八面體的鈀中心解離，最后發(fā)生 00。 (6) 6. s I),2隨后，該小組擴(kuò)展 了底物類型，用對(duì)稱的含有磺酰胺基團(tuán)的烯烴做底物，高效完成 者認(rèn)為該過程由烯烴 化和 組成 38c。 (7) 7. s I),22008年，該小組還發(fā)展了用二價(jià)銅鹽代替 做氧化劑的方法，完成了分子內(nèi)的雙氨 化 38d。有 趣 的是，底物對(duì)其轉(zhuǎn)化的有明顯的立體化學(xué)影響 (8)。例如，用 (E)07獲得的是立體化學(xué)保持的二氨 110；而用 (E)08，其產(chǎn)物 109為翻轉(zhuǎn)的 38e。對(duì)于前者，先發(fā)生 進(jìn)行 去鈀化生成中間體 112，最后發(fā)生 于后者，先 著氮解離， 15，最后發(fā)蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 216 生 有胍基的烯烴在該條件下也有很好的表現(xiàn) 38f。最近，該小組還發(fā)現(xiàn)用磺酰二氨基 的烯酸酯底物獲得了與 化合物 109相反的構(gòu)型 39g。 8. s I),22010年，該小組將其方法應(yīng)用到分子間的雙氨化中 39。用二價(jià)鈀催化劑，高價(jià)碘做氧化劑，以優(yōu)秀的收率和單一的區(qū)域選擇性將兩個(gè)不同氨源引入到末端烯烴中。氨源分別是糖精 (雙對(duì)甲苯磺?；?39a。也可用 硅基磺酰胺或雙苯磺?；?)胺 (39b替代雙對(duì)甲苯磺酰基胺 ， 在 末端烯烴可以獲得單一的非對(duì)映選擇性產(chǎn)物 39c。 (9) 9. s I),2分子間烯烴雙氨化 的新途徑 40a。 催化下，一系列的 烯基酰胺、氨基甲酸和脲等底物同額外的氨源 得各種 2系中加入 N(做添加劑，并加入 2， 2， 6， 6(制過程中 細(xì)的機(jī)理實(shí)驗(yàn) 40b證明了先經(jīng)過一個(gè) 再對(duì) 過渡金屬催化的烯烴 1, 217 加成形成 V)中間體 123，接著氨解離生成活潑中間體 124，再發(fā)生 (0) 0. s I),2上述鈀催化的烯烴 1， 2采用了 I)催化劑，無一例外加入氧化劑，且絕大多數(shù)都是經(jīng)歷 V)中間體完成轉(zhuǎn)化。史一安小組使用了張力較大的二氮環(huán)甲烷酮做為氨源，發(fā)展了一個(gè)完全不同的 )催化模式，建立了更為高效簡潔的烯烴 1， 2 2007年，史一安等 41a人首次報(bào)道了用 二叔丁基二氮環(huán)甲烷酮 125做氨源 對(duì) 共軛二烯 126進(jìn)行雙氨化。在 催化下，各種環(huán)狀和非環(huán)狀的共軛二烯、二烯醚、二烯酯和三烯都能以高的收率和區(qū)域選擇性轉(zhuǎn)化為咪唑啉酮 127。同上述 1. )of 個(gè)小組的方法相比，該體系沒有使用額外的氧化劑和添加劑，簡單的體系提高了官能團(tuán)的兼容性；同 時(shí)，反應(yīng)操作簡單。通過減緩 二氮環(huán)甲烷酮 的加入速度，可以將催化劑用量降低至 1-2 。與 37，該 反蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 218 應(yīng)選擇性的發(fā)生在非末端雙鍵上。值得注意的是，通過酸解，產(chǎn)物可以生成相應(yīng)的 1， 2于光譜和動(dòng)力學(xué)等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，作者推測(cè)在反應(yīng)最初 )催化劑通過 形式對(duì) 二氮環(huán)甲烷酮 125的 N成 I)中間體 128，這是決速步；中間體 128和烯烴進(jìn)行配體交換形成中間體 129，緊接著對(duì)烯烴遷移插入生成中間體 130，最后還原消除得 到產(chǎn)物。 (1) 同年，該小組成功將其發(fā)展成不對(duì)稱過程。通過對(duì)不同類型的手性配體篩選，發(fā)現(xiàn)用 32可獲得較高的對(duì)映選擇性 41b，零價(jià)的氮雜卡賓鈀 )配合物也可以催化反應(yīng)，但對(duì)映選擇性有所降低 (6241c, 41d。 (2) 2. )of 作者還發(fā)現(xiàn)， 1， 133和過量的二叔丁基二氮環(huán)甲烷酮在該條件下也在能在烯丙位和高烯丙位雙氨化 42a。通過無溶劑條件并降低二叔丁基二氮環(huán)甲烷酮的加入速度，能以高收率和單一的區(qū)域及立體選擇性獲得產(chǎn)物咪唑啉酮。反應(yīng)普適性好，甚至可容忍兩個(gè)末端雙鍵的存在。作者推測(cè)在反應(yīng)最初 )催化劑對(duì)二氮環(huán)甲烷酮的 N成 I)中間體 128，接著和烯烴進(jìn)行配體交換形 成中間體 135，烯丙位氫離去形成 36， 136再 ， 338，接下來就是上述 )催化的共軛烯烴 1， 2(3) 3. of at 州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 219 在 整個(gè)過程中， 1， 3關(guān)鍵，作者在后面的類似工作中檢測(cè)到了 1， 342b。該反應(yīng)中二氮環(huán)甲烷酮起到了兩個(gè)角色，其一是烯烴氧化成 1， 3二是氨源。 隨后 該脫氫雙氨化過程的不對(duì)稱控制也被發(fā)展起來，使用 d2(催化劑，以較高的對(duì)映選擇性獲得 雙氨 產(chǎn)物 42a。該小組 還 將自己的方法應(yīng)用到了手性化合物合成中，體現(xiàn)了很好的應(yīng)用價(jià)值 42c。 2008年，該小組用含砜 基 的二氮環(huán)化合物 139代替二氮環(huán)甲烷酮做氨源進(jìn)行烯烴脫氫二氨化反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)物和二氮環(huán)甲烷酮 的產(chǎn)物完全是區(qū)域選擇性互補(bǔ)的 42b，在末端雙氨化，雙鍵異構(gòu)化到中間。反應(yīng)中檢測(cè)到了微量的 1， 342，這說明催化過程同 上述 一樣先發(fā)生 ， 3進(jìn)行雙氨化得到產(chǎn)物。 (4) 4. of 013年 42d， 該小組嘗試用化合物 139直接和 1， 3體系中反應(yīng)，得到的是中間雙鍵雙氨化產(chǎn)物。手性配體的加入可以對(duì)過程立體控制，氮磷配體145給出了最好的收率和對(duì)映選擇性。 值得注意的是， 該反應(yīng)可以放大到克級(jí)而不影響產(chǎn)物收率和光學(xué)純度。 (5) 5. )of 碳 /氨化 2006年， 氨 化過程 43。利用烯基磺酰胺和烯醚或苯乙烯反應(yīng)，生成各種 2， 4應(yīng)用 催化，二價(jià)銅鹽和氧氣共氧化完成。針對(duì)不同底物， 可 用乙酸甲酯和鄰苯二酚等非傳統(tǒng)氧化劑替代氧氣做共氧化劑。作者認(rèn)為，反應(yīng)經(jīng)過催化劑和雙鍵氨鈀化、烯烴插入成吡咯環(huán)、 (6) 蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 220 6. of 006年 ，楊丹等人報(bào)道了首個(gè)用氧氣做氧化劑來完成對(duì)映選擇性構(gòu)筑 C44a。應(yīng)用含雙鍵的 乙烯化反應(yīng)，獲得了各種各樣的吲哚啉化合物。體系用 做催化劑， (-)53為配體，氧化劑是氧氣。其它手性配體例如金雞納堿類型、 產(chǎn)物均無較好的對(duì)映選擇性。 3分子篩的加入提高了收率的對(duì)映選擇性； N, 加入使得產(chǎn)物的收率的和光學(xué)純度進(jìn)一步提高，獲得了 75%的收率和 86% 化劑量降低到 10 其收率也無 明顯影響。 2009年， 155應(yīng)用到該反應(yīng)中，但效果不佳。該催化劑在其它加成反應(yīng)中有較好的表現(xiàn) 44b。 (7) 7. of 后在 2009年，該小組又將底物再引入一個(gè)雙鍵改造成 156，設(shè)計(jì)了一個(gè)三步串聯(lián)反應(yīng) 45。反應(yīng)用 做催化 劑 ，在氧氣條件下進(jìn)行，區(qū)域選擇性的獲得兩個(gè)含有多個(gè)并環(huán)和螺環(huán)的產(chǎn)物，通過篩選不同的氮配體發(fā)現(xiàn)加入異喹啉可以將其區(qū)域選擇性提高到 。該反應(yīng)是鈀催化進(jìn)行三步串聯(lián)反應(yīng)的首次報(bào)道，一步構(gòu)建了兩個(gè) C產(chǎn)物結(jié)構(gòu)新穎，且包含有一個(gè)全季碳中心，整個(gè)過程的區(qū)域選擇性較好。 (8) 蘭州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文 過渡金屬催化的烯烴 1, 221 8. of 述底物中發(fā)生碳氨化的雙鍵均位于末端，而非末端的烯烴也可以發(fā)生反應(yīng)46a。同樣在氧氣存在下，非末端烯烴用 催化環(huán)化形成一系列的有雙手性中心的吲哚啉產(chǎn)