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　　AG真人 AG平台AG真人 AG平台AG平台真人 真人AG 平台官网AG平台真人 真人AG 平台官网兰州大学博士学位论文过渡金属促进的醇α-和β-位碳-氢活化官能团化及碳-碳键连接反应研究姓名：****请学位级别：博士专业：化学、有机化学指导教师：**强20100501本论文主要介绍了自２００５年９月至２０１０年４月期间，在醇的ａ－位及１３．位碳．氢活化／官能团化反应研究方面的工作，分为三个章节：第一章以碳的杂化方式分类，系统介绍了Ｃ（ｓｐ）．Ｈ，Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ，Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ三类碳．氢键活化／官能团化反应的基本类型和最近报道一些实例。此外，还对醇／醚氧邻位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ的官能团化反应进行了专门的归纳和总结。第二章在我组前期工作基础上，进一步发展了过渡金属钌和铁催化的醇０【．位ｓｐ３碳．氢活化／碳．碳键偶联反应。研究工作对底物、催化条件、反应立体控制、以及反应机理等都进行了更为深入的探讨，反应方法着重体现了原子经济性和环境友好等特征，为合成一系列官能团化的二级醇建立了高效、简捷的新方法。第三章围绕过渡金属／路易斯酸促进的醇的ｐ．位ｓｐ３碳．氢官能团化构筑碳．碳键开展了一系列的研究。研究发现在该体系下通过选用不同的一级、二级、和三级醇与醛反应，可以发生不同机制的偶联反应，从而定向多样性的合成ａ，ｐ一不饱和醛酮、１，３－－－－醇、多取代四氢吡喃等多种具有重要应用价值的结构单元。关键词：碳一氢（Ｃ．Ｈ）键活化，碳一氢（ｃ．Ｈ）键官能团化，碳．碳（Ｃ．Ｃ）键连接，过渡金属催化，醇ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｉｍｓａｔｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ－ｍｅｔａｌｃａｔａｌｙｚｅｄａｐｐｏｓｉｔｉｏｎＣ．ＣｂｏｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｓｏｆａｌｃｏｈｏｌｓｖｉａＣ（ｓｐ３、．Ｈａｃｔｉｖａｔｉｏｎ／ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｒｅｅｃｈａｐｔｅｒｓ：Ｃｈａｐｔｅｒ１：ＭｉｎｉｒｅｖｉｅｗｓｏｆＣ－Ｈａｃｔｉｖａｔｉｏｎ／ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎＴｈｅＣ—Ｈａｃｔｉｖａｔｉｏｎ／ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎｓ：Ｃ（ｓｐ）一Ｈ，Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ，ａｎｄＣ（ｓｐ３）．Ｈ．Ｓｏｍｅｏｆｔｈｅｒｅｃｅｎｔｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｅｘａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｉｓｃｈａｐｔｅｒ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＣ（ｓｐ３）．Ｈｂｏｎｄｓａｄｊａｃｅｎｔｏｘｙｇｅｎａｔｏｍｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ．Ｃｈａｒｔｅｒ２：仅一ＰｏｓｉｔｉｏｎＣ．Ｈａｃｔｉｖａｔｉｏｎ／ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆａｌｃｏｈｏｌｓＲｕ（ＩＩ）／ＬｅｗｉｓａｃｉｄｍｅｄｉａｔｅｄＣ－Ｃｃｒｏｓｓ—ｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｌｃｏｈｏｌｓａｎｄａｎｏｖｅｌｉｒｏｎ－ｃａｔａｌｙｚｅｄＣ（ｓｐ３）一Ｃ（ｓｐ３）ｂｏｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｖｉａｓｐ３Ｃ－Ｈａｃｔｉｖａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｒｉｍａｒｙａｌｃｏｈｏｌｓａｎｄｏｌｅｆｉｎｓｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｐｒｏｖｅｄｂｅｗｅｌｌｔｏｌｅｒａｂｌｅ．Ｔｈｉｓｐｒｏｔｏｃｏｌｐｒｏｖｉｄｅｄａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙａｌｌｅｃｏｎｏｍｉｃａｌａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｃｃｅｓｓｔｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｌｙｄｉｖｅｒｓｅｓｅｃｏｎｄａｒｙａｌｃｏｈｏｌｓ．Ｃｈａｒｔｅｒ３：［ｉ－ＰｏｓｉｔｉｏｎＣ－ＨｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆａｌｃｏｈｏｌｓＡｎｏｖｅｌＲｈＣＩ（ＰＰｈ３）３／ＢＦ３ＯＥｔ２ＣＯ－ｐｒｏｍｏｔｅｄｃｒｏｓｓ－ｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆａｌｃｏｈｏｌｓａｌｄｅｈｙｄｅｓＷａｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｉｓｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙ—ｏｒｉｅｎｔｅｄｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆａｓｅｒｉｅｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｌｙｉｍｅｒｅｓｔｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｓｕｃｈｏｔ，１３－ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄａｌｄｅｈｙｄｅｓａｎｄｋｅｔｏｎｅｓ，１，３－ｄｉｏｌｓ，ｏｒｐｏｌｙｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｐｙｒａｎｅｓ，ｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｓｔａｒｔｉｎｇａｌｃｏｈｏｌｓａｎｄａｌｄｅｈｙｄｅｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｃ－Ｈａｃｔｉｖａｔｉｏｎ，Ｃ－Ｈｆｕｎｅｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｃ－ＣＣｏｕｐｌｉｎｇ，ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌ，ａｌｃｏｈｏｌ原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。博士学位论文第一章通过过渡金属催化的碳一氢活化反应构筑新的碳一碳键１．１引言碳．氢（Ｃ．Ｈ）键的转化和碳．碳（Ｃ．Ｃ）键的连接是有机化学中最重要、最基础的研究内容之一。作为自然界最基本、最普遍的惰性化学键和结构单元，Ｃ－Ｈ键广泛存在于各种有机化合物当中（如简单的碳氢化合物、复杂有机分子、生物体内组织，工业多聚物材料等）。【ｌ】而通过直接活化和诱导Ｃ．Ｈ键形成新的官能团（特别是新的Ｃ．Ｃ键）无疑是一条极具吸引力的反应策略，它集中体现了原子经济性、步骤经济性、环境友好等特征，近年来已发展成有机化学中最活跃的研究领域之一。１２１早在上世纪初，人们就发现通过一些特定的方法可以对一些惰性Ｃ．Ｈ键进行直接的官能团化，但如何在活化过程中对各类形形的Ｃ．Ｈ键进行识别和区分，并有目的性的对特定的位置进行定向官能团衍生，一直是有机合成领域的研究难点。随着过渡金属化学的迅猛发展，一系列新反应、新试剂陆续被发现和合成，并在有机合成中得到了广泛的应用。【３】而过渡金属在ｃ．Ｈ活化领域的应用，使得对一些Ｃ．Ｈ键定向的活化和官能团化成为可能，相关的研究近１０年来已取得了令人瞩目的成绩，特别是钌、铑、钯、铱等传统过渡金属催化的一些具有高化学选 择性的Ｃ．Ｈ活化反应已经逐渐发展成熟，并且在有机合成中得到了越来越多的应 用。［４１ 最近，过渡金属促进的有机反应研究的主要聚焦于两类过渡金属上。一类是 以铂、金、银为代表的贵重过渡金属，传统上这几种金属普遍被认为具有惰性及 稳定性，通常很少参与有机反应，但近期的研究发现，这些金属往往具有独特的 反应性，其在Ｃ．Ｈ活化领域的应用令人期待。【５】另一类是以铜、铁等为代表的过 渡金属化合物，这类金属在地球中储量丰富，具有价格低廉，环境友好等特征。 用更经济、更绿色的铜、铁催化剂代替传统稀有过渡金属（如钌、铑、钯等）催 化活化碳．氢键实现碳．碳键的构筑是金属有机化学发展的又一热点。［６１ Ｃ－Ｈ键从杂化方式上可以分为Ｃ（ｓｐ）一Ｈ、Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ、Ｃ（ｓｐ３）。Ｈ三类，本章将对 过渡金属催化下通过这三类Ｃ．Ｈ键的活化构筑新的Ｃ．Ｃ键的反应和方法进行简要 综述。此外，还就醇（醚）氧邻位ｃ（ｓｐ３）．Ｈ的宫能团化反应进行着重介绍。 １．２过渡金属促进下Ｃ（ｓｐ）一Ｈ活化／官能团化及碳．碳键连接反应研究最为常见的ｓｐ碳－氢键是末端炔Ｃ—Ｈ键，事实上末端炔的Ｃ（ｓｐ）－Ｈ键通常具有 较高的酸性，因此仅仅在普通碱的催化下，就比较容易发成亲核加成反应及取代 反应。典型的反应进程如图１－１所示： Ｒ—Ｈ＋Ｒ，ＪＬＯＲ：１ｉ０ｍｏ丽１％ＫＯｔＢｕ Ｒ，士ＯＨ慕Ｒ ７ｍ９０％ｙｉｅｌｄ 图１．１ Ｃ（ｓｐ）－Ｈ键的活化并不需要较高的能量，因此，在过渡金属促进的Ｃ．Ｈ活化领 域也比较少涉及，一个研究比较多的过渡金属催化下的Ｃ（ｓｐ）．Ｈ键官能团化反应是 ＳｏｎｏｇａｓＭｒａ反应，【７１如图１－２，Ｐｄ催化剂与炔形成炔基钯化合物后，对碳．卤键（Ｃ．Ｘ） 进行插入，还原消除后即可得到芳基取代的炔烃化合物。 【ＰｄＣｌ２（ＣＨ３ＣＮ）】，｜ｉｇａｎｄＣｓＣ０３，ＣＨ３ＣＮ ７０一９５０Ｃ．６ｈ 图１．２ １．３过渡金属促进下Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ活化及碳．碳键连接反应研究 在Ｃ－Ｈ活化领域，ｓｐ２碳．氢活化是最常见的、发展方法最多的一个分支，通常我们根据活化底物的不同可以大致分为三大类，即芳香环的Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ活化，烯 烃的Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ活化，以及醛胺的Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ活化。 １．３．１芳环的Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ活化 Ｆｕｊｉｗａｒａ反应【８１是一类重要的芳基Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ活化／偶联反应，一般是指过渡金 属催化活化芳环上的氢，随后实现芳环和烯烃或者炔烃的Ｃ．Ｃ键偶联反应，如图 １．３所示： Ａｔ－ＨＰｄ（１１）ｃａｔ． 这类反应通过金属对Ｃ（Ａｒ）．Ｈ键的插入，形成的Ａｒ－［Ｍ］一Ｈ片段随后对不饱和 键进行加成，还原消除后得到相应的偶联产物，反应实例如图１．４所示： ＲｕＨ２（ＣＯ）（ＰＰｈ３）３Ｏｒ Ｒｕ（ＣＯ）２（ＰＰｈ３）３ 分子内的反应也可有效地发生，并已在一些合成中得到了应用。一个合成实例是对Ｍｅｓｃａｌｉｎｅ类似物的合成，【９ｊ如图１．５所示，通过对双乙烯基醚的偶联形成 双苯并呋喃型化合物。 ＯＭｅＲｈ（Ｉ）／Ｌｉｇａｎｄ ＯＭｅ 图１．５ ｓｔｅｐｓＯＭｅ 芳基．芳基偶联产物（Ａｒ．心，如联苯）是许多天然产物所含有的重要骨架单元， 也是有机合成化学研究的重要反应之一，通常采用的方式都是通过芳基上引入的 活性辅助官能团，消除辅助基团后来实现偶联的。通过Ｃ．Ｈ键活化的方式可以对惰性Ｃ．Ｈ键进行插入，有效的实现了Ｃ．Ｃ键的构筑，【１０１体现原子经济性和步骤 经济性的特征。芳基．芳基偶联通常采用的反应方式如图１－６所示： ＡｒＸ Ｐｄ（０）ＡｒＰｄＸ 一ＨＸ图１－６ 通常需活化的芳基取代物上需要有一极性官能团，当过渡金属（如Ｐｄ等）对 Ｃ（Ａｒ）．Ｘ键进行插入后，底物上的官能团能够螯合过渡金属化合物中间体，随后通 过五元环或六元环优势过渡态对Ａｒ－Ｈ键插入，还原消除后即得到相应的心时偶 联产物。合成中的一些实例如图１．７所示，通过设计底物类型等可以简捷高效的合 成多种重要的天然产物骨架。 Ｃｓ２Ｃ０３ＤＭＦ １００ｏＣ ｑｐ洲ｅ—Ｐｄ（ＯＡｃ）２ｕ叩洲ｅ 图１．７ １．３．２烯烃的Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ官能团化反应 对烯烃的Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ进行直接的官能团化最著名的反应是Ｈｅｃｋ反应，［１１１其基 本反应如图１．８所示： 图１．８与之，前反应相同，首先过渡金属对Ｃ．Ｘ键氧化加成进行插入，随后对双键络 博士掌位论文张－＇ｂ－３巴 合、加成、还原消除得到最终产物，反应实例图１－９如示： 悯Ｄａ＋夕Ｒ丽Ｐｄ（ｄｂａ）２岫囝式Ｒ Ｒ＝Ｐｈ。ＣＯｚＡＩｋ 图１－９ １．３．３醛胺的Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ活化（氢酰化反应） 氢酰化反应是指醛或亚胺等ｃ（ｓｐ２）．Ｈ活化后对不饱和键加成的一类反应，１１２１ 这一反应经过近十几年的研究已经发展的比较成熟和完善，其基本反应机理如图 １．１０所示： 图１．１０过渡金属化合物首先对醛氢的Ｃ（ｓｐｂ．Ｈ键进行插入，形成的金属酰化物中间 体后对双键进行加成，【Ｍ】－酰基片段通常加在不饱和键位阻较小的末端，而氢加 成在位阻较大的一端。随后过渡金属还原消除，得到氢酰化产物。 由于醛和烯烃较难与金属定位，一些小组设计了ＭＯＣＣ（Ｍｅｔａｌ．Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｃａｔａｌｙｓｉｓ）反应过程来提高反应活性，［１２ｃ１３１简单的说，即是针对底物 自身难于与金属配位的特点，在反应中引入预配位基团来实现定位及协助Ｃ．Ｈ键 的活化和Ｃ．Ｃ键的偶联。典型的反应进程如图１．１１所示：【１４】 ＲｈＣＩ（ＰＰｈ３）３（５ｔ００１％）２－ａｍｉｎｏ－３－ｐｉｅｏｌｉｎｅ（２０ｍ０１％） ｔｏｌｕｅｎｅ。１５００Ｃ，２４ｈ ＰｈＪ＼八Ｒ７４－８０％ 图１．１１反应体系中添加了２．氨基．３．甲基吡啶，利用它的活泼的一级氨捕获底物的醛 形成亚胺中间体，随后吡啶环上的Ｎ原子与Ｒｈ配位，同时３．位甲级的位阻可以 有效阻碍亚胺的自由旋转，这时形成的五元环系就可以高效识别羰基上的Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ 进行插入，随后络合双键进行加成反应，消除金属后得到偶联产物。 作为该反应的拓展，反应底物已经可以直接由一级醇、烯醇、胺等出发，这 里主要利用了Ｒｈ化合物的氧化性进行氢转移反应，将醇或氨的氢经过分子内或分 子间进程转移到双键上，形成的醛可进一步进行氢酰化反应，得到氢酰化反应产 物。如图１．１２所示： 图１．１２ 近年来不对称氢酰化反应也得到了很好的发展，我们通常将其分为分子内及 分子间反应，其核心反应依然是金属对Ｃ（ｓｐ２）．Ｈ的有效插入。分子内的不对称氢 酰化反应研究较早，反应通常在手性Ｒｈ催化剂下进行，可以得到较高的ｅｅ值。基本反应机制如图１．１３，同时可以看出采用下面的机制，当Ｘ为０，Ｎ，Ｓ，Ｃ等原 子时，反应可以扩展至一系列ｓｐ２碳．氢键的不对称活化：【１５】 【Ｒｈ（（Ｓ）－ｂｉｎａｐ）］Ｃ１０４ ＣＨ２Ｃ１２．２５。Ｃ ｃｈｉｒａｌｍｅｔａｌｃａｔａｌｙｓｔ 图１．１３Ｒ１ 最近报道的实例发现，采用催化剂［ＲｈＣｌ（ｃｏｅ）２】２与手性磷配体作用，可以有效的实现苯并吡咯、苯并呋喃、以及茚环的不对称合成，如图１．１４，底物上的亚胺 键在反应中起到了定位基团的作用，可与Ｒｈ化合物络合通过五元环过渡态实现金 属的定位配位，活化芳基上的Ｃ（ｓｐ２）一Ｈ随后对双键进行加成。当Ｘ为Ｃ时可得到 一系列手性茚环，当Ｘ为Ｏ或Ｎ是即可得到相应的手性苯并呋喃和苯并吡咯环， ｅｃ值最高可达到９６％。［１６】 ＢｎＮＶＲｌ Ｒ３ 杰Ｒｘ丫ｐ）ｎ而［ＲｈＣｌ（ｃ面ｏｅ）２）］２蒜（５ ｍ０１％） Ｒ３ Ｘｎ：＝ｏＣＨ妒，际９０．１０ ＵＵ。／ｏｙｔｅｔａ Ｕ！ｄＯＴｏｅｅ ｎ＝Ｏ．１ １５Ｒ＝Ｎ（ｉ。Ｐｒ）ｚｌｓ，Ｒ，开）一１６ａＲ＝Ｎ（ＣＨＣＨ３Ｐｈ）２ （ｓ，ｓ，ｓ）－１６ｂＲ＝Ｎ（ＣＨＣＨ３Ｐｈ）２ 博士掌位论文底物（Ｘ＝Ｃ） 产物 底物（Ｘ＝Ｎ，Ｏ） 产物 卧Ｎｙ ＢｎＮ／ ＢｎＮ电／朗ＮＶ 臼Ｊｓ…臼＞ｓ：卧 ＢｎＮＶ一， ＢｎＮ／ ＢｎＮＶ一， ＢｎＮ／ 图１．１４分子间不对称氢酰化反应机制与分子内反应类似，只是在缺少分子内环系等 的作用后反应较为困难，如图１．１５。 Ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒａｐｐｒｏａｃｈ（ｆｅｗｐｒｅｃｅｄｅｎｔｓｕｓｉｎｇｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅｓ） 》‘ｌ’Ｈ：：！办：三兰Ｒ２：！二１ｃｈ＿ｉｒ面ａｌ ｍｅｔａｌ ｃａｔａｌｙｓｔ三：：兰兰：ｊ『Ｒ１‘喜］（Ｉ＼Ｒ３（２） 最近报道的分子间不对称氢酰化反应实例如图１．１６所示，采用苯丙醛和０【，ｐ不饱和酰胺化合物为底物反应，在手性Ｉ地催化剂下反应可立体选择性的得到１，４． 二羰基化合物。通过对一系列手性配体的筛选，研究发现采用俾，Ｒ）－Ｍｅ—Ｄｕｐｈｏｓ 和（Ｒ，Ｒ）．ＱｕｉｎｏｘＰ枣的手性铑配体作为催化剂时ＣＣ值可达到８８％和９９％。ｆ１ Ｐｈ／＾＼八Ｈ［Ｒｈ（Ｌｉｇａｎｄ）］ＢＦ４ ＯｌＩ ＭＩ ．堡二！旦竺！型．ＰｉｖｋｏＹＮＰｈ２ＤＣＥ．８００ｃ ＯＩＩ １６ｈ ＭｅＤｕｐｈｏｓ，８８％ｅｅ （Ｒ尺）．ＱｕｉｎｏｘＰ’，９９％ｅｅ １０ ｆＲ目ＭｅＢＰＥＣＲ目ＭｅＤｕＤｌ】 （Ｒ自Ｑａｉ啊Ｆ＂ 图Ｉ—１６ 反应的立体控制如图ｌ－１７所示，Ｒｈ试剂首先对醛进行Ｃ．Ｈ插＾形成金属酰 基化合物并与双键络台，同时山于底物中的酰胺基的存在，其羰基氧也与Ｒｈ络合， 如图中所示过渡态Ａ和Ｂ，通过手性配体的立体控制，反应最终选择优势的Ａ过 渡态加成和消除，得到手性ｌ，４双羰摹化合物。值得一提的是，１．４．二羰基化合物 在合成中是重要但并不容易直接得到的一类官能团，通过该方法可以简捷有效的 一步立体选择性合成多种ｌ，４二羰基化合物。 一Ｒｈ（１）＋Ｒｈ（１）＿ Ｌｉ口ａｎｄ＝ １．４ 过渡金属促进下Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ活化及碳．碳键连接反应研究 从键能角度讲，过渡金属催化下的ｓｐ３碳－氢键反应通常比ｓｐ和ｓｐ２碳－氢键更 难于活化，ＬｌＳＪ凼为金属活化Ｃ．Ｈ键依赖于对应碳的ｓ—ｃｈａｒａｃｔｃｒ，碳的ｓ越高则轨 道电负性越大，越容易参与反应．因此Ｃ（ｓｐ’）－Ｈ活化也是Ｃ－Ｈ活化领域的难点之 一。活化Ｃ（ｓｐ３）一Ｈ键通常有几种方式：１）通过过渡金属氧化加成Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ键；２） 通过氧化金属片段或相关的活性片段提取氢（如自由基方式）；３）通过ａ杂原子效应活化毗邻杂原子有利位置的Ｃ．Ｈ键。【１明下面我们介绍一些研究较系统的 Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ活化及Ｃ．Ｃ键偶联方式。 １．４．１氰基（ｃＮ）邻位ｓｐ３碳．氢活化 这类反应通常以下面的反应机制进行，［２０】如图１．１８，活性ＣＮ基团与金属配 位，随后在邻位基团的辅助下对邻碳原子的ｓｐ３键进行ｃ．Ｈ插入，随后消除形成 碳负离子和Ｍ．Ｈ片段，通过对亲核试剂的加成，得到相应的０【．Ｃ．Ｈ官能团化产物。 图１．１８反应实例如图１－１９，在过渡金属作用下与ａ，Ｄ．不饱和醛发生迈克尔型加成反 应，生成含有季碳中心的氰基化合物。【２１１另一个例子是在反应中加入了水，可以 对产物中的氰基进行水解，最终可以一锅法得到哌啶类化合物。［２２１ ＲｕＨ２（ＰＰｈ３）４ｃａｔ． ｃＮ人Ｃ０２Ｅｔ＋—＼ｃＨｏ ＭｅＩｒＨ２（Ｐ ｉ－Ｐｒ３）；ｃａｔ． ＣＮ－／Ｌ－ｐｈ＋２２：、、ｃＮ＋Ｈ２０—ｔｏｌｕｅｎｅ＿１４０。Ｃ ＮＨ３图１．１９ １．４．２ＣＤＣ反应（交叉脱氢偶联反应） 以李朝军教授小组的研究为代表的ＣＤＣ反应（Ｃｒｏｓｓ－Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ，交叉脱氢偶联反应）是近年来发展起来的一类将两个不同的Ｃ—Ｈ键在 氧化性条件下以脱两分子氢的形式实现新的Ｃ．Ｃ键偶联的反应。［２３１该反应通常发 生在Ｏ，Ｎ原子，以及活性官能团（如羰基或双键）的邻位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ键上。其反应 机制如图１．２０所示： 博士学位‘诧。文辱一Ｈ＋Ｈ－ＣＲ型Ｂ韪稍 Ｒ２电一 以氮原子邻位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ键官能团化反应为例，如图１－２１所示，反应机制一般认为是通过单电子转移（ＳＥＴ）方式进行，过渡金属给出一个正电荷在Ｎ原子上形成 自由基正离子，随后消除一个Ｈ自由基，得到与金属络合的亚胺正离子，随后炔 对亚胺加成同时释放出金属实现催化剂循环。［２４】 ＣｕＢｒ（５ｍ０１％） 图１．２１李朝军教授小组对该类反应已经进行了系统性的研究，反应也已经拓展到了 其他活泼基团的邻位，如氧原子、羰基、乙烯基等的邻位Ｃ．Ｈ键，反应如图１．２２ 所示：［２５】 ０＋从ＯＯ讹Ｏ＋Ｍｅ从Ｏ ＯＭｅＯＭｅ 图１．２２１．４．３金属卡宾促进的不对称Ｃ．Ｈ活化反应 这类反应与传统的Ｃ．Ｈ活化机制略有不同，基本机制是叠氮先与一个ｓ矿碳 形成一个碳卡宾，碳卡宾再与过渡金属交换形成一个金属卡宾中间体，随后金属 卡宾中间体与Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ反应进而实现新的Ｃ．Ｃ键。采用这种方式的Ｃ．Ｈ活化具有 很高的立体和区域选择性，便于反应调控性。如图１．２３所示：【２６】 ＬｎＭ 一Ｎ２Ｒ１ ＭＬｎ Ｒ２ 图１．２３ Ｄａｖｉｅｓ小组对该反应已经进行了系统深入的研究和总结。从底物类型上分，围绕Ｃ＝Ｍ键，可分为单受体取代、双受体取代、以及给体／受体取代三类，也可 看成单吸电子取代基（如羰基），双吸电子取代基（如ｌ，３．二羰基．２金属卡宾）， 吸电子／给电子取代基（如１．羰基．３芳基）。如图１．２４所示，也就是说至少有一端 为吸电子取代基（通常是羰基）： ＥＷＧ＝ＣＣＩ，Ｒ．ＣＯＲ． ＥＷＧ＝ＣＯＲ，ＣｏＲ． 蠛ＰＯ（ＯＲｈ． Ｓ２ＲｏＮ 彳０６ＥＷＧ＝Ｃ０２Ｒ，ＣＯＲ ＥＤＧ＝ｖｉｎｙｌ。ａｌｋｙｎｙｌ。 ａｗｌ．ｈｅｔｅｒｏａｒｙＩ 图１．２４ １４ 从反应性上来看，单吸电子取代基和双吸电子取代基反应效果最佳，根据不同需要可以得到不同立体控制的反应产物，特别是在ｔ丁内酯的不对称合成中得 到了广泛的应用。合成具体实例如图１．２５，根据Ｒｈ催化剂的位阻，在 （．）．ｅｎｔｅｒｏｌａｃｔｏｎｅ和（＋）．ｉｓｏｄｅｏｘｙｐｏｄｏｐｈｙｌｌｏｔｏｘｉｎ的不对称合成中，【２７１反应通过Ｒｈ 配体作用优先生成丫．丁内酯，从Ｃ．Ｈ活化角度看是实现了杂原子１３位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ的 活化，整个合成高效简捷。 ２－ｏＮ２叫 Ｑ。一ＸＭｅ—ＨＵ一＼ｏＭｅ （－）－ｅｎｔｅｒｏｌａｃｔｏｎｅ当吸电子取代基为酰胺时，反应可以对Ｎ的１３位Ｃ－Ｈ键进行有效地插入，形 成内酰胺化合物，这一方法学在（．）．ｈｅｌｉｏｔｒｉｄａｎｅ的合成中得到了应用，如图１．２６所 示，合环反应可以得到８６％的产率和９６％的ｄｅ值。【２８】 ０（－）ｈｅｌｉｏｔｒｉｄａｎｅ８６％ｙｉｅｌｄ，９６ｄｅ％ 图１．２６ 分子间的不对称金属卡宾反应相对较为少见，由于缺少了分子内的螯合作用， 反应性和立体选择性都受到了限制。一个合成实例如图１．２７所示，采用１．羰基３． 苯乙烯基底物与取代的甲苯反应，通过对甲苯苄位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ的活化有效实现Ｃ．Ｃ 键偶联形成苯丙素类化合物，虽然反应产率仅仅４４％，但ｅｅ值达到了９２％，进一步反应高效合成了（．）．ｃｏｎｉｄｅｎｄｒｉｎ。［２９１ Ｒｈ２（Ｓ－ＤＯＳＰ）４２．２－ＤＭＢ ＯＴＢＳ ４４％ｙｉｅｌｄ，９２％ｅｅ 图１．２６ １．５氧原子邻位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ活化／官能团化形成Ｃ．Ｃ键的反应研究 ＯＨ （一）ｃｏｎｉｄｅｎｄｒｉｎ 氧原子是有机化学中最重要的极性官能团之一，围绕着含氧官能团化合物醇、 醚、醛、酮、酸的转换构建了有机化学中许多最基本的反应类型。通过对毗邻含 氧官能团的Ｃ．Ｈ键进行直接的活化和官能团化无疑是最高效和经济的构建新的具 有含氧官能团化合物的理想模式，本节我们着重介绍氧原子邻位Ｏ【．Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ键直 接官能团化构建Ｃ．Ｃ键的方式。 上节我们提到ｓｐ３碳．氢键由于轨道ｓ．ｃｈａｒａｃｔｅｒ较低，因此ｓｐ３碳．氢键相对于 ｓｐ和ｓｐ２碳．氢键更难于活化。目前已经发展出的对氧原子邻位ａ．Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ直接官 能团化的反应主要有以下三类：ＰａｔｈＡ，自由基引发的方式；ＰａｔｈＢ，金属卡宾的 方式；ＰａｔｈＣ，过渡金属下通过Ｑ杂原子效应活化毗邻氧原子ａ．Ｃ．Ｈ键的方式。 如图１．２７所示： 陌叫洲捌ｖａｔ＿ｏｎＲｒＯ下霎； Ｎｕ’ 图１．２７ １６ 博士学位论文张－１５－－宇 １．５．１通过碳自由基插入氧邻位的．Ｃ．Ｈ键实现Ｃ．Ｃ键连接 很早以前人们就发现，在四氢呋喃或噻吩中使用过氧化物作为自由基引发剂， 可以实现四氢呋喃氧原子ａ．Ｃ与烯烃的偶联反应，并提出了反应的机理。１３０］如图 １．２８所示，自由引发剂交换氧邻位碳上的Ｑ．Ｈ形成邻位碳自由基，随后与烯烃偶联 自由基转移到烯烃末端，再被之前交换下的氢萃灭，得到Ｃ．Ｃ键偶联产物。 反应通式表述如图１．２９，反应通常具有几个关键点，一是自由基源，一是需要一个Ｃ（ｓｐ２１＝Ｘ不饱和键来进行加成。 Ｒｒ。ｉ警 ｒａｄｉｃａＩ 图１．２９ＲｖＯ＿ｆＲＲ。２ Ｈ、Ｙ７。 最近发展的一些实例如图１．３０，采用Ｅｔ３Ｂ／ａｉｒ这一常用的自由基引发源，以醛 羰基作为Ｃ（ｓｐ２）＝Ｘ不饱和键来进行加成，反应可以在室温下发生醚ｃ【位对醛的加 成形成新的Ｃ．Ｃ键。［３１】 ＯＨ图１．３０ 采用Ｍｅ２Ｚｎ／ａｉｒ自由基体系由于限制了碳自由基的生成速度，可以实现三组分 偶联，即体系中先由醛和氨反应生成亚胺作为Ｃ（ｓｐ２）＝Ｘ不饱和键，随后自由基引发 形成碳自由基对亚胺加成得到Ｃ．Ｃ键偶联产物。如图１．３１：［３２】 ７４％图１．３１ 虽然自由基加成立体选择性比较难于控制，但当亚胺上连有手性辅基时，如 图１．３２，反应仍可以９２％的收率和８２％的ｅｅ值得到手性加成产物。【３３】 图１．３２１．５．２通过金属卡宾插入邻位的ａ．Ｃ．Ｈ键实现Ｃ．Ｃ键连接 之前１．４．３节中，我们已经介绍了这类反应，由于生成分子内五元环比较有利， 因此多用来合成丫－丁内酯和丫－丁内酰胺，事实上选用适当的底物和催化剂时，可 定向实现氧原子邻位０【．Ｃ．Ｈ键的活化与Ｃ—Ｃ键的连接（反应通式如图１．３３），反应 具有极高的立体和区域选择性。 Ｒｒ。ｉ：； Ｒ４ Ｍ＝ｃＲ５（Ｍ：ｍｅｔａ！ Ｒ１ 图１．３３ ，Ｏ、／Ｒ２ ｒＲ３ Ｒ４）＼－Ｒ５ 常见的方式如图１．３４所示，ｆ３卅选用单吸电子卡宾底物，在手性催化剂 Ｒｈ２（Ｓ－ＢＳＰ）ａ催化下卡宾单一的选择氧邻位的Ｃ．Ｈ键进行插入，得到六元环色满型 化合物，我们看到被活化碳上的取代基对反应产率影响不大，但对立体选择性有 一定的影响，该类化合物结构单元也是天然产物中常见的骨架类型之一。 Ｍｅ Ｒｈ２（Ｓ．ＢＳＰ）４ Ｒ２ ｃｏｍｐｄＲ１ Ｒ２ ｙｉｅｌｄ，％ｄｅ，％ ｅｅ．％ Ｃ６ＨｓＣＨ３ ＣＨｓ ＣＨ３ ＣＨ３ ＞９８ ９７ ９０ ９２ ＞９８ ＞９８ ５０—７８ ８６ ８８ ５０—７８ ８２ ６０ ３３ ６２ ５０ ７０ Ｒｅａｃｔｉｏｎｃａｔａｌｙｚｅｄ ｂｙＲｈｚ（Ｓ－ＢＮＰ）ｚ（ＨＣＯｓ）ｚ．６Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｔ 图１．３４当设计采用卡宾基团与吸电子基团位置交换后的给体／受体型底物时，反应即 可得到五元环系的苯并四氢呋喃环产物（如图１．３５）。对催化剂的筛选表明手性催 化剂Ｒｈ２（Ｓ－ＤＯＳＰ）４具有极好的催化效果，立体选择性可达９４％ｅｅ。【３５】 Ｒｈ（１１）ｃａｔａｌｙｓｔ Ｃ０２Ｍｅｃｏｍｐｄ Ｒ１ Ｒ２ ｙｉｅｌｄ．％ ｅｅ．４６％ ＣＨ３ＣＨａ ＣＨ中ｒｚ ＣＨｓ ＣＨｓ ｑ３Ｕ ＣＨ巾ｒ２ ＣＨＰｒ２ ＣＨｊＰｒ２ ＣＨ３ Ｃ５Ｈ１１ Ｃ５Ｈ１Ｉ ＣＨ—ＣＨｚ Ｃ６Ｈｓ Ｃ６Ｈ５ Ｃ６Ｈ５ ｐ－ＭｅＯＣ６Ｈ４ ｐ－ＣＦａＳ０３Ｃ６Ｈ４ ７６ ４３ ７６ ４４ ９６ ６０ ８６ ８６ ８４ ２４ ２９ ３５ ３８ ４６ ４５ ７６ｃ ５７ ８０ ＥｎａｎｔｉｏｓｅｌｅｃｔｉＶｉｔｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｄｅｃａｒｂｏｘｙｌａｔｉｏｎ ｏｆ８１。６Ａｂｓｏｌｕｔｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｓ（３同．。Ｔｈｅｃｏｒ ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｃｏｐｐｅｒ—ｃａｔａｌｙｚｅｄｐｈｅｎｙｌｉｏｄｏｎｉｕｍｙｌｉｄｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ ｇａｖｅ８１９ ｉｎｕｐ ｔＯ ５２％ｙｉｅｌｄ。７７％ ｅｅ．６５－６６ 图１．３５ 这一反应也被应用在了一些天然产物及其衍生物的合成之中，如图１．３６，甾 体化合物中具有一个含螺季碳的四元环３－内酯，用常规的方法很难得到。应用金 属卡宾的方法仅需对羟基酰化得到卡宾反应前体，选用合适的催化剂即可实现对 氧邻位碳的立体选择性插入，研究发现采用Ｒｈ２（Ｓ－ＤＯＳＰ）４能够以６９％的产率和 ８０％的ｄｅ值一步得到该类固醇化合物。［３６１ １９ Ｒｈ（１１）ｃａｔａｌｙｓｔ图１．３６ 分子间的反应也的得到的一定的发展，采用如图１．３７所示的Ｃｕ催化剂，金 属卡宾可对四氢呋喃醚０【．Ｃ．Ｈ键进行有效地插入，以９８％的产率得到ａ．烷基化产 物。【３７】 ＋Ｎ：』。ｚＥｌ 图１．３７ 几，ｃ０２Ｅｔ 分子间的不对称金属卡宾反应也得到了发展，如图１．３８，采用手性的Ｒｈ２（Ｓ－ＤＯＳＰ）４作为催化剂，给体／受体型卡宾可立体选择性的活化醚伐位Ｃ—Ｈ键形 成新的Ｃ．Ｃ键，ｅｅ值最高可达９８％。［３８】 Ｎ２ Ｒｈ２（Ｓ－ＤＯＳＰ）４髅ＣＡｒ０２Ｍｅ ５６－７４％ｙｉｅｌｄ．９５－９８％ｅｅ Ｐｈ Ｍｅ０２ｃ人ｆ Ｒ１ ．６、ｓ．，ＯｖＲｌ ５１－７０％ｙｉｅｌｄ．９２－９５％ｅｅ如图１．３８ ２０ １．５．３氧原子邻位直接的缸．Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ活化方式构建新的Ｃ．Ｃ键１．５．３．１ ＣＤＣ反应在活化氧邻位ａ－Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ键和构筑新的Ｃ．Ｃ键中的应用 在１．４．２中，我们介绍了ＣＤＣ反应活化Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ键的所发展的一些方法，该 反应也可以活化一些特定的氧邻位０【．Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ。 李朝军教授发展了两类氧邻位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ活化，首先选用ｌ，３．二羰基化合物和 苄基醚化合物，在ＩｎＣｌ３／Ｃｕ（ＯＴｆ）２和计量的脱氢试剂ＤＤＱ作用下，室温可脱除活 泼的羰基位氢和苄位氢，实现Ｃ．Ｃ键的偶联。随后的研究表明，仅在ＤＤＱ作用 下，将温度升高至１０００Ｃ，即可发生该反应。如图１．３９所示：【３９】 如图１．３９其一般反应机制如图１．４０，首先在ＤＤＱ作用下，脱除苄基醚的苄位氢形成氧 筠离子，随后亲核试剂（路易斯酸活化或仅仅ＤＤＱ活化）的羰基ａ位对氧箱离子 邻位的碳正中心进攻，形成新的Ｃ．Ｃ键。 ／ＯｙＨ Ｒ１ ｆ！ｃｚ ＤＯＱ【Ｉｎ／Ｃｕ】 八八倒图１．４０ 最近报道的Ｆｅ催化下的Ｃ．Ｈ活化反应，可将底物扩展到普通的醚（如四氢呋 喃等），如图１．４１，研究发现采用催化Ｎ的［Ｆｅ２（ＣＯ）９】和三个当量的（７ＢｕＯ）２，可以 以较高产率获得醚ａ位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ活化和Ｃ．Ｃ键连接反应产物：［４０ｌＲ，Ｈ１，Ｒｚ＋Ｒ３ＵＯ Ｒ４Ｒ１一Ｒ２＋Ｒ３人少Ｒ４ ｆＦｅ２（ＣＯ）９】１０－３０ｔ００１％ （ｔＢｕＯ）２（３ｅｑ．） 图１．４１ 暌ＲｉＣＯ．Ｒ４ １．５．３．２通过分子内氢迁移反应实现醚ｎ位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ官能团化 这类反应主要由Ｓａｍｅｓ小组研究和报道，醚ａ位ｓｐ３碳上的氢对分子缺电子 烯烃进行加成，可有效构筑新的Ｃ．Ｃ键。如图１．４２：【４ｌ】 ３０ ｔ００１％ＢＦ３０Ｅｔ２ Ｒ＝ＣＨＯ．９１％ｙｉｅｌｄ，ｄｒ＝３．７：１ Ｒ＝ＣＯＭｅ．９４％ｙｉｅｌｄ．ｄｒ＝２：１ Ｒ＝ＣＯＰｈ，９８％ｙｉｅｌｄ．ｄｒ＝３：１ 图１．４２ 反应可以在路易斯酸Ｓｃ（ＯＴｆ）３，ＰｔＸｎ，ＢＦ ＯＥｔ２等作用下进行。其一般反应机 制如图１．４３，路易斯酸作用下发生１，５氢迁移形成氧翁离子和路易斯酸活化的烯 醇，随后烯醇对铃离子的碳正中心亲核加成，得到螺环季碳中心。 ‘ＬＡ ＯＨ图１．４３ 最近的研究表明当不饱和键为炔时，也可以再ＰｔＸｎ的作用下发生类似的反应。 生成含有末端烯烃的［５，５】环，［５，６】环，以及螺环化合物。如图１－４４：Ｈ２１ ８６％嘭Ｐｈ罟 ＰｔＸｎ ７０％图１．４３ Ｐｈ反应机理可能通过两种机制，如图１．４４，一种与前述机理类似，金属Ｐｔ活化 缺随后发生１，５氢迁移得到中间体ＶＩＩＩ，随后乙烯基铂进攻碳正中心形成新的Ｃ—Ｃ 键和Ｃ＝【Ｍ】卡宾随后发生ｌ，２氢迁移和金属盐的消除得到最终产物。另一种路径是 金属首先和炔形成金属联烯化合物，随后发生１６氢迁移生成与ＶＩＩＩ类似的中间， 亲和核加成后得到新的Ｃ．Ｃ键，进而得到最终产物。 噼（％ｔ１４ ｈ蕊Ｐａｔｈ 卜６－ｈｎｙ相ｄｒｌｄｅ１嘶５－ｈｙｓｄ惋ｒｉｒｄｅＪ 图１．４４ １．５．３．３通过对醇的氧化实现醇邻位Ｃ（ｓｐ３）－Ｈ官能团化这类反应并不属于严格意义上的Ｃ（ｓｐ３）－Ｈ活化，主要有两种类型，一类是之 前已经介绍过的的氢酰化反应，通过转移氢化对醇氧化后形成醛，然后再过渡金 属作用下发生Ｃ（ｓｐ２）一Ｈ活化与不饱和键加成，得到偶联产物，这一进程在章节１．３．３ 中进行了描述，这里不再讨论。 另一类是最近发展起来的，主要由Ｋｒｉｓｃｈｅ教授小组报道的可称为Ｔｒａｎｓｆｅｒ－ Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｖｅ－Ｃｏｕｐｌｉｎｇ（转移氢化偶联）反应的一类串联反应。其基本进程如图 １．４５所示：【４３】 ＢａｓｅＬｎＭＲ，ＭＬｎ１ｌ、Ｒ：—— 图１—４５醇首先在过渡金属和碱作用下夺取羟基的两个氢生成【Ｍ】－Ｈ和Ｂａｓｅ—Ｈ，同时 被氧化成醛，随后［Ｍ】－Ｈ与不饱和键加成形成Ｒ．Ｍ有机化合物，金属有机化合物 再对醛进行亲核加成，得到偶联产物，在Ｂａｓｅ．Ｈ的作用下萃灭金属得到相应的醇。 从表观上看相当于醇的邻位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ直接对不饱和键进行了加成。已经发展了的 几类实例如图１－４６，可用于炔、联烯、二烯、炔烯等对一级醇的加成。［４４１ ０Ｈ ＲＩ一。Ｈ一举ＨＶＯＨ—ＶＲ 仝＋ＭＨ蒜斌ＯＡｃ 图１－４６２４ 国ｉ１９嘲囊寥 喇‘士掌位论文 １．５．３．４过渡金属作用下氧邻位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ活化反应构筑Ｃ．Ｃ键在上一节中我们提到了ａ杂原子效应＠－ｈｅｔｅｒｏａｔｏｍｅ娲ｃｔ），即在由于过渡金属 的的配位定向金属化反应，ａ杂原子的邻位Ｃ．Ｈ键容易以优势的五元环或六元环 中间态识别和活化，形成新的Ｃ．Ｃ键。其基本反应如图１．４７所示，过渡金属与杂 原子或活泼基团络合，并对邻近的Ｃ．Ｈ键进行插入，随后亲电试剂对Ｃ．Ｍ键的Ｃ 中心进攻，金属离去得到新的Ｃ．Ｅ键。 Ｒ２ －＋Ｒ１—卜Ｙ 图１．４７Ｒ２ ｎ童Ｉ．Ｙ在氧原子邻位通过上述方式进行的Ｃ．Ｈ活化反应报道的并不多，主要原因可 能是氧官能团活性偏低，早期马大为教授小组曾报道过一个Ｉｒ催化剂作用下，醚 的氧原子邻位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ活化及对烯烃的插入反应，如图１－４８所示：ｆ４５】 ＩｒＨ５（ｉ－Ｐｒ３Ｐ）２弋，ＣＨ３０Ｒ＋夕Ｒ ｊ‘ＲＯＨ＇Ａ 图１．４８ 直到最近几年，一系列过渡金属作用下醇的位Ｃ（ｓｐ３）．Ｈ活化活化及Ｃ．Ｃ键 连接反应才由我们小组陆续报道，我们将在下一章节进行详细介绍。 ａ）Ｅｄ．：ＧＤｙｋｅｒＨａｎｄｂｏｏｋｏｆｃ－日Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ，Ｗｉｌｅｙ－ＶＣＨ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，２００５；ｂ）ＶＲｉｔｌｅｎｇ，Ｃ．Ｓｉｒｌｉｎ，Ｍ．ＰｆｅｆｆｅｒＣｈｅｍ．Ｒｅｖ．２００２，１０２，１７３１；Ｃ）Ｂ．Ａ．Ａｍｄｔｓｅｎ， Ｒ．Ｇ Ｂｅｒｇｍａｎ，Ｔ．Ａ．ＭｏｂｌｅｙＴ．Ｈ．Ｐｅｔｅｒｓｏｎ，Ａｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．１９９５，２８，１５４．；ｄ）Ｈ． Ｃｈｅｎ，Ｓ．Ｓｃｈｌｅｃｈｔ，Ｔ．Ｃ．Ｓｅｍｐｌｅ，Ｊ．ＥＨａｒｔｗｉｇ，Ｓｃｉｅｎｃｅ２０００，２８７，１９９５；ｅ）Ａ．Ｓ． Ｇｏｌｄｍａｎ，Ｎａｔｕｒｅ１９９３，３６６，５１４． ａ）麻生明编著，《金属参与的现代有机合成反应》，广东科技出版社，２００３； ｂ）ＧＤｙｋｅｒＡｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．１９９９，３８，１ ６９８． Ｊ．Ａ．ＬａｂｉｎｇｅｒＪ．Ｅ．ＢｅｒｃａｗＮａｔｕｒｅ，２００２，４１７，５０７；ｂ）Ｈ．Ｍ．Ｌ．Ｄａｖｉｅｓ，Ｊ．Ｒ．Ｍａｎｎｉｎｇ，Ｎａｔｕｒｅ，２００８，４５１，４１ ａ）ＧＣ．Ｂｏｎｄ，Ｄ．Ｔ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，ＣａｔａｌｙｓｉｓＲｅｖｉｅｗｓ，１９９９，４１，３１９；ｂ）Ａ．Ｓ．Ｋ．Ｈａｓｈｍｉ，Ｎａｔｕｒｅ，２００７，４４９，２９２；ｃ）Ｐ．Ｉ．Ｄａｌｋｏ，Ｌ．Ｍｏｉｓａｎ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００４，４３， ５１３８． ａ）ＩｒｏｎＣａｔａｌｙｓｉｓ砌ＯｒｇａｎｉｃＳｙｎｔｈｅｓｉｓ（Ｅｄ．：Ｂ．Ｐｌｉｅｔｋｅｒ），Ｗｉｌｅｙ—ＶＣＨ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，２００８；ｂ）Ｃ．Ｂｏｌｍ，Ｊ．Ｌｅｇｒｏｓ，Ｊ．Ｌ．Ｐａｉｈ，Ｌ．Ｚａｎｉ，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２００４，１０４，６２１７；ｃ）Ｓ． ＥｎｔｈａｌｅｒＫ．Ｊｕｎｇｅ，Ｍ．ＢｅｌｉｅｒＡｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．２００８，１２０，３３６３；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ． Ｅｄ．２００８，４７３３１７；ｄ）Ａ．Ｃｏｒｒｅａ，Ｏ．ＧＭａｎｃｈｅｆｉｏ，Ｃ．Ｂｏｌｍ，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．２００８， ３７１１０８；ｅ）Ｂ．Ｄ．ＳｈｅｒｒｙＡ．ＦｉａｒｓｔｎｅｒＡｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２００８，４１，１５００；ｆ）Ａ．Ａ．Ｏ． Ｓａｒｈａｎ，Ｃ．Ｂｏｌｍ，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．２００９，３８２７３０；ｇ）Ｍ．Ｓ．Ｃｈｅｎ，Ｍ．Ｃ．Ｗｈｉｔｅ， Ｓｃｉｅｎｃｅ ２００７，３１８，７８３；ｈ）Ｒ．Ｊ．Ｐｈｉｐｐｓ，Ｍ．Ｊ．Ｇａｕｎｔ，Ｓｃｉｅｎｃｅ２００９，３２３，５９２１． 【７】Ｋ．Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ，Ｃ．Ｅ．Ｃａｓｔｒｏ，，Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９６３，２８，３３ １３；ｂ）Ｅ．Ｎｅｇｉｓｈｉ，Ｌ． Ａｎａｓｔａｓｉａ，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２００３，１０３，１９７９． １．Ｍｏｒｉｔａｎｉ，Ｙ．Ｆｕｊｉｗａｒａ，ＴｅｔｒｅｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ．１９６７，ｌ １１ ９；ｂ）Ｙ．Ｆｕｊｉｗａｒａ， Ｐａｌｌａｄｉｕｍ ＰｒｏｍｏｔｅｄＡｌｋｅｎｅ－Ａｒｅｎｅ Ｃｏｕｌｐｉｎｇ ｖｉａＣ－Ｈａｃｔｉｖａｔｉｏｎ．ｉｎ：Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｓｏｎｓ，２００２；ｃ）Ｃ．Ｊｉａ，Ｄ．Ｐｉａｏ，Ｊ．Ｏｙａｍａｄａ，Ｗ．Ｌｕ，Ｔ．Ｋｉｔａｍｕｒａ，Ｙ．Ｆｕｊｉｗａｒａ，Ｓｃ＆ｎｃｅ２０００，２８７，１９９２． ［９】Ｋ．Ａ．Ａｈｒｅｎｄｔ，Ｒ．ＧＢｅｒｇｍａｎ，Ｊ．Ａ．Ｅｌｌｍａｎ，Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．２００３，５．１３０１． ２ｆ； 麓嘲虫害 饲‘士掌位论文 【ｌ０】Ａ．ｄｅＭｅｉｊｅｒｅ，Ｆ．Ｄｉｅｄｅｒｉｃｈ（Ｅｄｓ）Ｍｅｔａｌ－ＣａｔａｌｙｚｅｄＣｒｏｓｓ－ＣｏｕｐｌｉｎｇＲｅａｃｔｉｏｎｓ，２ｎｄ，Ｗｉｌｅｙ－ＶＣＨ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，２００４；ｂ）Ｊ．Ｔｓｕｊｉ，ＰａｌｌａｄｉｕｍＲｅａｇｅｎｔｓ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，２ｎｄ，ＷｉｌｅｙＣｈｉｃｈｅｓｔｅｒ２００４；ｃ）Ｊ．Ｈａｓｓａｎ，Ｍ．Ｓｅｖｉｇｎｏｎ，Ｃ．Ｇｏｚｉｉ，Ｅ．Ｓｃｈｕｌｚ，Ｍ．Ｌｅｍａｉｒｅ， Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２００２，１０２，１３５９． 【ｌｌ】ａ）Ｒ．Ｆ．Ｈｅｃｋ，ＺＡｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９６８，９０，５５１８；ｂ）Ｉ．Ｐ．Ｂｅｌｅｔｓｋａｙａ，Ａ．ＶＣｈｅｐｒａｋｏｖ Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２０００，１００，３００９． ［１２】ａ）Ｊ．Ａ．ＬａｂｉｎｇｅｒＪ．Ｅ．ＢｅｒｃａｗＮａｔｕｒｅ２００２，４１７，５０７；ｂ）Ｖ．Ｒｉｔｌｅｎｇ，Ｃ．Ｓｉｒｌｉｎ，Ｍ． ＰｆｅｆｆｅｒＣｈｅｍ．Ｒｅｖ．２００２，１０２，１７３ ｌ；ｃ）ＹＪ．Ｐａｒｋ，Ｊ．－Ｗ．Ｐａｒｋ，Ｃ．一Ｈ．Ｊｕｎ，Ａｃｃ． Ｃｈｅｍ，Ｒｅｓ．２００８，４１，２２２—２３４． ［１３】Ｃ．－Ｈ．Ｊｕｎ，Ｃ．Ｗ．Ｍｏｏｎ，Ｄ．－ＹＬｅｅ，Ｃｈｅｍ．Ｅｕｒ，２００２，８，２４２３． ［１４】Ｃ．－Ｈ．Ｊｕｎ，Ｈ．Ｌｅｅ，Ｊ．－Ｂ．Ｈｏｎｇ，，Ｏｒｅ．Ｃｈｅｍ．１９９７，６２，１２００． 【ｌ５】Ｂ．Ｂｏｓｎｉｃｈ，Ａｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．１９９８，３１，６６７． 【１６】Ｊ．Ａ．Ｅｌｌｍａｎ，Ｒ．ＧＢｅｒｇｍａｎ，ＺＡｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００４，１２６７１９２． ［１７】Ｋ．Ｔａｎａｋａ，ＺＡｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００９，１３１，１２５５２． ［１８】ａ）Ｓ．－ＩＭｕｒａｈａｓｈｉ，Ｈ．Ｔａｋａｙａ，Ａｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２０００，３３，２２５；ｂ）Ｓ．－ＩＭｕｒａｈａｓｈｉ， Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．１９９５，３４，２４４３． 【１９】Ｔ．Ｎａｏｔａ，Ｈ．Ｔａｋａｙａ，Ｓ。一Ｉ。Ｍｕｒａｈａｓｈｉ，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．１９９８，９８，２５９９。 ［２０】Ｓ．一ＩＭｕｒａｈａｓｈｉ，Ｔ．Ｎａｏｔａ，Ｈ．Ｔａｋｉ，Ｍ．Ｍｉｚｕｎｏ，Ｈ．Ｔａｋａｙａ，Ｓ．Ｋｏｍｉｙａ，Ｙ．Ｍｉｚｕｈｏ，Ｎ． Ｏｙａｓａｔｏ，Ｎ．Ｏｙａｓａｔｏ，Ｍ．Ｈｉｒａｏｋａ，Ｍ．Ｈｉｒａｎｏ，Ａ．Ｆｕｋｕｏｋａ，，Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９５， ｌｌ ７，１２４３６． 【２ｌ】Ｋ．Ｍｏｒｉ，Ｔ．Ｈａｒａ，Ｔ．Ｍｉｚｕｇａｋｉ，Ｋ．Ｅｂｉｔａｎｉ，Ｋ．Ｋａｎｅｄａ，，Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００３，１２５， １１４６０． 【２２】Ｈ。Ｔａｋａｙａ，Ｋ。Ｙｏｓｈｉｄａ，Ｋ．Ｉｓｏｚａｋｉ，Ｈ。Ｔｅｒａｉ，Ｓ．－Ｉ。Ｍｕｒａｈａｓｈｉ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ． ２００３，４２，３３０２． ［２３】Ｃ．一Ｊ．Ｌｉ，Ａｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２００９，４２，３３５． 【２４】ａ）Ｃ．溉ｉ，Ｃ．一Ｊ．Ｌｉ，ＺＡｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００２，１２４，５６３８；ｂ）Ｃ．Ｋｏｒａｄｉｎ，Ｋ．Ｐｏｌｂｏｍ，Ｅ Ｋｎｏｃｈｅｌ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００２，４１，２５３５． ［２５】ａ）Ｚ．Ｌｉ，Ｄ．Ｓ．Ｂｏｈｌｅ，Ｃ．－Ｊ．Ｌｉ，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．２００６，１０３，８９２８；ｂ）Ｃ．－Ｊ．Ｌｉ，Ｚ．Ｌｉ， Ｐｕｒｅ Ａｐｐｌ．Ｃｈｅｍ．２００６，７８，９３ ７；ｂ）Ｈ．Ｍ．Ｌ．Ｄａｖｉｅｓ，Ｒ．Ｅ．２７ Ｊ．Ｂｅｃｗｉｔｈ，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２００３，１０３，２８６１．【２７】Ｊ．Ｗ．Ｂｏｄｅ，Ｍ．Ｐ．Ｄｏｙｌｅ，Ｍ．Ｎ．Ｐｒｏｔｏｐｏｐｏｖａ，Ｑ．一Ｌ．Ｚｈｏｕ，ＺＯｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９６，６１， ９１４６；ｂ）Ｍ．ＥＤｏｙｌｅ，Ｍ．Ｎ．Ｐｒｏｔｏｐｏｐｏｖａ，Ｑ．－Ｌ．Ｚｈｏｕ，Ｊ．Ｗ．Ｂｏｄｅ，Ｓ．Ｈ．Ｓｉｍｏｎｓｅｎ，Ｖ Ｌｙｎｃｈ，ＺＯｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９５，６０６６５４． 【２８】Ｍ．ＰＤｏｙｌｅ，Ａ．ＶＫａｌｉｎｉｎ，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅａ．１９９６，３７１ ３７１． 【２９】Ｈ．Ｍ．Ｌ．Ｄａｖｉｅｓ，Ｑ．Ｊｉｎ，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＡｓｙｍｍｅｔｒｙ２００３，１４，９４１． 【３０】ａ）Ｊ．Ｃｈｅｎ，Ｒ．Ｌ．ＫｉｒｃｈｍｅｉｅｒＪ．Ｍ．Ｓｈｒｅｅｖｅ，Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９６，３５，６６７６；ｂ）Ｊ．Ｘｉａｎｇ， Ｐ．Ｌ．Ｆｕｃｈｓ，ＺＡｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９６，１１８，１ ９８６；ｃ）Ｊ．Ｘｉａｎｇ，Ｗ：Ｊｉａｎｇ，Ｊ．Ｇｏｎｇ，Ｐ．Ｌ．Ｆｕｃｈｓ，』Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９７，１１９，４ １２３． 【３１】Ｔ．Ｙｏｓｈｉｍｉｓｕ，ＹｔＡｒａｎｏ，Ｈ．Ｎａｇａｏｋａ，ＺＯｒｇ．Ｃｈｅｍ．２００５，７０，２３４２． 【３２】Ｋ．一ｉ．Ｙａｍａｄａ，Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｋ．Ｔｏｍｉｏｋａ，Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．２００３，５，１ ７９７． 【３３】Ｔ．Ａｋｉｎｄｅｌｅ，Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｍ．Ｍａｅｋａｗａ，Ｈ．Ｕｍｅｋｉ，Ｋ．－ｉ．Ｙａｍａｄａ，Ｋ．Ｔｏｍｉｏｋａ，Ｏｒｇ． Ｌｅｔｔ．２００６，８，５７２９． 【３４】Ｍ．Ａ．ＭｃＫｅｒｖｅｙＴ．Ｙｅ，，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．１９９２，８２３． 【３５】Ｈ．Ｍ．Ｌ．Ｄａｖｉｅｓ，Ｅ．ＧＡｎｔｏｕｌｉｎａｋｉｓ，ＺＯｒｇａｎｏｍｅｔ．Ｃｈｅｍ．２００１，６１ ７－６１８，４７． 【３６］Ｍ．Ｐ．Ｄｏｙｌｅ，Ｓ．Ｂ．Ｄａｖｉｅｓ，Ｅ．Ｊ．ＭａｙＺＯｒｇ．Ｃｈｅｍ．２００１，６６，８１ １２． 【３７】Ｍ．Ｍ．Ｄｉａｚ—Ｒｅｑｕｅｊｏ，Ｔ．Ｒ．Ｂｅｌｄｅｒｒａｉｎ，Ｍ．Ｃ．Ｎｉｃａｓｉｏ，Ｓ．Ｔｒｏｆｉｍｅｎｋｏ，Ｐ．Ｊ．Ｐｅｒｅｚ，Ａｍ． Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００２，１２４，８９６． 【３８】ａ）Ｈ．Ｍ．Ｌ．Ｄａｖｉｅｓ，Ｔ．Ｈａｎｓｅｎ，』Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９７，１１９，９０７５；ｂ）Ｈ．Ｍ．Ｌ．Ｄａｖｉｅｓ， Ｔ．Ｈａｎｓｅｎ，Ｍ．Ｒ．Ｃｈｕｒｃｈｉｌｌ，，Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０００，１２２，３０６３；ｃ）Ｈ．Ｍ．Ｌ．Ｄａｖｉｅｓ，Ｅ． Ａｎｔｏｕｌｉｎａｋｉｓ，Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．２０００，２，４１５３． 【３９】ａ）Ｙ．Ｚｈａｎｇ，Ｃ．一Ｊ．Ｌｉ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００６，４５，１９４９；ｂ）ＹＺｈａｎｇ，Ｃ．。Ｊ．Ｌｉ，Ｊ Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００６，１２８，４２４２． 【４０】Ｚ．Ｌｉ，幸Ｒ．Ｙｕ，Ｈ．Ｌｉ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００８，４７７４９７． 【４１】ａ）Ｓ．Ｊ．Ｐａｓｔｉｎｅ，Ｄ．Ｓａｍｅｓ，Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．２００５，７，５４２９；ｂ）Ｓ．Ｊ．Ｐａｓｔｉｎｅ，Ｋ。Ｍ．ＭｃＱｕａｉｄ，Ｄ． Ｓａｍｅｓ，Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００５，１２７，１２１ ８０． 【４２】Ｋ．Ｍ．ＭｃＱｕａｉｄ，Ｄ．Ｓａｍｅｓ，Ｊ Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００９，１３１，４０２． 【４３】ａ）Ｒ．Ｌ．Ｐａｔｍａｎ，Ｊ．Ｆ．ＢｏｗｅｒＩ．Ｓ．Ｋｉｍ，Ｍ．Ｊ．Ｋｒｉｓｃｈｅ，Ａｌｄｒｉｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ２００８，４１，９５； ｂ）Ｊ．Ｆ．ＢｏｗｅｒＩ．Ｓ．Ｋｉｍ，Ｒ．Ｌ．Ｐａｔｍａｎ，Ｍ．Ｊ．Ｋｒｉｓｃｈｅ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００９，４８，