（有机化学专业论文）铑催化烯二炔环化反应的研究.pdf

年亏师笔太雩研宓耋季佳话爻 2 0 1 0m a s t e rd i s s e r t a t i o n s c h o o ic o d e ：1 0 2 6 9 s t u d e n ti d ：5 1 0 7 0 6 0 6 0 7 8 e a s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y r h o d i u m c a t a l y z e dc y c l i z a t i o no fe n e d i y n e s a c a d e m y ：q 星卫坌韭盟星煎q g 鱼星匹i 墨鲤 m a j o r ： q ! g i 坠i 曼g 塾星盟i 墨! 碰 d i r e c t i o n ： q ! g 坌匹q 卫! 曼! 垦! ! i 曼g h 星堑! i 墅班 a d v i s o r ： 里! q 兰h 坌丑g 坠坠! i i 盟g c o m p l e t e di na p r i l ，2 010 年亏炜籀太亏研宓耋学谨铪土 华东师范大学学位论文原创性声明 究土作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他 个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期：2 0 1 0 年0 4 月1 0 日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 铑催化烯二炔环化反应的研究系本人在华东师范大学攻读学位期间在导 师指导下完成的硒壬( ) 博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果归华东 师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并 向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的印刷版 和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意 学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位 论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密”学位论文 木，亏 年月日解密，解密后适用上述授权。 ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签名拶乞矿 本人签名 2 0 1 0 年0 4 月1 0 日 赵夏鲎硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 李艳忠教授华东师范大学主席 杨海波教授华东师范大学 周剑教授华东师范大学 华东师嚣天雩研究耋季谨论盘 论文摘要 自从2 0 世纪6 0 年代中期w i l k i n s o n 催化剂问世以来，有机铑化学一直倍受 有机化学家们的青睐，结合我们小组近几年在缺电子共轭烯炔方面做的一系列工 作，设计和发展有关铑催化的烯二炔环化反应成为了我研究生阶段的主要工作。 主要内容包括以下三个部分： 第一部分：铑催化的烯二炔p a u s o n k h a n d 反应及一锅法合成三并杂环的研 究 我们发展了一种从简单易得的原料1 烯。6 ，8 一二炔或1 烯。7 ，9 二炔 在铑催化的条件下，通过p a u s o n k h a n d 插羰反应一步构建了五并五 或五并六的缺电子共轭烯炔。在此基础上，我们还实现了一锅法 从烯二炔经过插羰反应和分子间的 3 + 3 1 环加成反应以高非对映选择 性合成了含有一个季碳中心的三并杂环化合物。 第二部分：铑催化的二炔烯酮与醇的加成、环化串联反应的研究 我们研究了二炔烯酮化合物在铑催化下与醇发生的亲核加成、环化串 联反应，并且以良好到优秀的收率得到一系列双并呋喃类产物。其中 作为亲核试剂的醇可以是一、二级醇，而水也可以作为亲核试剂生成 相对应的醇类衍生物。此外，二炔烯酮底物具有良好的普适性，我们 对该反应的机理也进行了初步探讨。 第三部分：铑催化的二炔烯酮与炔烃的串联环化 3 + 2 + 2 】环加成反应的研究 我们还探究了铑催化的二炔烯酮与炔烃的串联环化【3 + 2 + 2 】环加成反 应，实现了一步四个新化学键的形成，同时构建了五并六并七的三并 环结构，其中炔烃可以是末端炔也可以是非末端炔烃。该反应还可以 通过官能团的变化改变炔烃碳原子的亲电性，从而实现了炔烃以不同 的区域选择性插入n - - 炔烯酮中，生成了区域选择性不同的三并环结 构。 关键词：铑、烯炔、环化、呋喃 华孽师菇太季研窈生学位话之 a b s t r a c t s i n c et h ed i s c o v e r yo ft h ew i l k i n s o nc a t a l y s ti nt h em i do f19 6 0 s ，o r g a n o r h o d i u m c h e m i s t r yh a sb e e nr e c e i v e dm u c ha t t e n t i o no ft h ec h e m i s t s i nr e c e n ty e a r s ，o u r g r o u p h a v e d o n em u c hw o r ka n d g o t t e nm a n yp r e t t y r e s u l t si nt e r m so f e l e c t r o n d e f i c i e n tc o n j u g a t e de n y n e i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，ih a v ef o c u s e do nt h ed e s i g n a n dd e v e l o p m e n t o ft h e r h o d i u m - c a t a l y z e dc y c l i z a t i o no fe n y n e s t h ew h o l e d i s s e r t a t i o nc o n t a i n st h r e ep a r t s ： p a r ti ：o n e p o t s y n t h e s i s o ff u s e d t r i c y c l i ch e t e r o c y c l e sb ys e q u e n t i a l r h o d i u m c a t a l y z e dp a u s o n k h a n dr e a c t i o na n df o r m a l 【3 + 3 c y c l o a d d i t i o n w eh a v e d e v e l o p e d a p r o t o c o l f o rt h ec o n s t r u c t i o no f b i c y c l i c e l e c t r o n d e f i c i e n t c o n j u g a t e de n y n e f r o mt h e r e a d i l y a v a i l a b l e 1 - e n e 一6 ，8 一d i y n e so r1 - e n e - 7 ，9 一d i y n e sv i ar h c a t a l y z e dp a u s o n k h a n d r e a c t i o n m o r e o v e r ，o n e - p o ts y n t h e s i so ff u s e dt r i c y c l i ch e t e r o c y c l e sw i t ha q u a t e r n a r yc a r b o nc e n t e rb ys e q u e n t i a lr h o d i u m c a t a l y z e dp a u s o n 。k h a n d r e a c t i o na n d f o r m a l 【3 + 3 】c y c l o a d d i t i o nh a sb e e ne s t a b l i s h e d p a r ti i ：r h o d i u m - c a t a l y z e dn u c l e o p h i l i ct a n d e mc y c l i z a t i o no fd i y n e e n o n e sw i t h a l c o h o l s w eh a v ee s t a b l i s h e dt h et a n d e mn u c l e o p h i l i ca d d i t i o na n dc y c l i z a t i o no f d i y n e e n o n e sw i t ha l c o h o l sc a t a l y z e db yr h o d i u mc o m p l e xt oa f f o r dt h e b i c y c l i c f u r a n c o m p o u n d s i n g o o dy i e l d s t h e a l c o h o l s a c t i n g a s n u c l e o p h i l e sc o u l db ep r i m a r ya n ds e c o n d a r ya l c o h 0 1 f u r t h e r m o r e ，t h e c o r r e s p o n d i n gp r o d u c tw i t hac o n v e r t i b l eh y d r o x yg r o u pc o u l da l s ob e o b t a i n e dw h e nt h ew a t e rw a su s e da st h en u c l e o p h i l e t h er e a c t i o no f v a r i o u sd i y n e e n o n ep r o c e e d e ds m o o t h l yt og i v et h ec o r r e s p o n d i n gp r o d u c t i nm o d e r a t et oe x c e l l e n t y i e l d s p a r ti i i ：r h o d i u m c a t a l y z e d 3 + 2 + 2 】c y c l o a d d i t i o no f d i y n e e n o n ew i t ha l k y n e s w eh a v ea l s os t u d i e dt h e r h c a t a l y z e dt a n d e mc y c l i z a t i o n 【3 + 2 + 2 】 一 华孽师菇太季研究生亏住话支 c y c l o a d d i t i o no fd i y n e - e n o n e sw i t ha l k y n e si n c l u d i n gt e r m i n a la n di n t e r n a l a l k y n e ，i nw h i c hf o u rn e wb o n d sw e r ef o r m e da n daf u s e dt r i c y c l i c c o m p o u n dw a sc o n s t r u c t e d t h er e g i o s e l e c t i v i t y s h o w sas i g n i f i c a n t d e p e n d e n c eo nt h en a t u r eo ft h es u b s t i t u e n t so ft h ea l k y n e k e y w o r d s ：r h o d i u m ；e n y n e ，c y c l i z a t i o n ，f u r a n 1 第三节铑催化的二炔烯酮加成、环化串联反应的研究3 3 第四节铑催化二炔烯酮的加成、环化串联反应的机理探讨3 8 第四章铑催化的二炔烯酮与炔烃的串联环化 3 + 2 + 2 】环加成反应的研究4 0 第一节铑催化的环化反应的研究背景4 0 第二节铑催化的二炔烯酮与炔烃的串联环化 3 + 2 + 2 环加成反应的研究 ! ；：； 第三节铑催化二炔烯酮与炔烃串联环化【3 + 2 + 2 】环加成反应的机理探 讨。! ；9 实验部分6 2 参考文献1 0 8 已发表和待发表的文章1 1 4 烯 机 成 生 轭 使 其成为化学工作者的关注对象，但是这些问题的解决需要深入的探索和研究，然 而这些问题的解决具有一定的挑战性。 r 3 一h a l o g e n a t i o n ( 争x 丢 j 、r 1 儿、，三二+ 2 0 0 4 年l a r o c k 教授报道第一例有关共轭烯炔酮的研究，即在a u c l 3 的催化下， 共轭烯炔酮与亲核试剂作用生成多取代呋喃化合物【1 1 ( s c h e m el 一3 ) 。 n u h ，d c m ，r t 1 a u c l 3 r 3 5 2 9 9 ? s c h e m e1 3 ，i 夕 丫o i ， r ， 、 年辱师菇太学研痞生季侄论支 日本的y a m a m o t o 教授在2 0 0 5 发现使用便宜易得的c u b r 做催化剂同样可以 实现这一过程，但是使用的亲和试剂仅局限于醇类，并且必须用n ，n 二甲基甲 酰胺做溶剂【2 ( s c h e m e1 - 4 ) 。 r 3 c ，u b r r 4 0 h ，d m f ，8 0 。cr 1 4 3 - 8 9 ： s c h e m e1 - 4 韩国汉阳大学的o h 教授等在2 0 0 6 年利用p t c l 2 催化，亲和试剂作溶剂，在 亲核试剂的作用下也实现共轭烯炔酮的转化，得到三取代呋喃衍生物，使用的亲 和试剂包括醇类，水，乙酸，苯胺和l ，3 二苯基丙酮【3 ( s c h e m e1 - 5 ) 。 p t c l 2 n u h ( s o l v e n t ) r 3 嬲署 n u l l ：h 2 0 ，a l c o h o l 。a n i l i n e ，a c e t i ca c i d ，1 ，3 - d i p h e n y la c e t o n e s c h e m e1 5 此外，l a r o c k 教授和上海有机所的刘元红研究员还发现，在亲电试剂与碱的 共同作用下，共轭烯炔酮能与亲核试剂和亲电试剂发生三组分反应，发生分子环 化得到四取代呋喃化合物【4 ( s c h e m e1 6 ) 。 r 3 e + b a s e n u h ，d c m r t r 3 4 6 - 9 9 i e + = 1 2 ，n i s ，p h s e c i s c h e m e1 6 年东师菇太亏研宓耋季佳话之 n u h r r t m ( t r a n s i t i o nm e t a l ) h + c y c l e1 h + b r p r o d u c t c y c l e2 1 下 h + n u l l r d t m s c h e m el - 7 过渡金属催化的共轭烯炔酮在亲核试剂的作用下生成多取代呋喃有两种可 能的反应机理，机理1 ( c y c l e1 ) ：首先过渡金属与烯炔酮羰基上的氧配位，从而 增加了烯基的亲电性，在亲核试剂存在下发生加成反应生成中间体b ；接着过渡 金属与炔基配位活化炔基，同时羰基氧上的孤对电子进攻炔基得到含一个碳金 属键的呋喃中间体c ，再发生质子解即可得到产物；机理2 ( c y c l e2 ) ：过渡金属 首先与炔基配位增加炔基的亲电性，接着羰基氧对炔基进行亲核进攻，得到含一 个碳正离子的呋喃中间体e ，亲核试剂进攻碳正离子中间体e 并释放出质子，最 后发生质子解得到产物【1 1 ( s c h e m e1 7 ) 。在这两种机理中，l a r o c k 教授认为机理 2 更为合理，因为即使使用1t 0 0 1 的a u c l 3 作为催化剂同样可以完成烯炔酮1 0 0 的转化，而如果像机理1 中所描述的a u c l 3 作为l e w i s 酸，1t 0 0 1 a u c l 3 在体系 中可能与底物或产物配位未能解离，而1m 0 1 的a u c l 3 量太少不足以实现共轭 烯炔酮的完全转化。【l 】 近几年我们小组在共轭烯炔酮方面做了比较广泛和深入的研究，2 0 0 8 年我们 小组的于秀招发现在碱催化下，不同种类的亲核试剂可对共轭烯炔酮的烯基或者 炔基进行选择性加成，得到联烯或者1 ，3 共轭二烯类化合物。同时还发现在碱催 化下，共轭烯炔酮与声羰基化合物反应可得到4 h 吡喃衍生物【5 1 ( s c h e m e1 - 8 ) 。 3 竿孽师茹太亏研宓耋学位话盘 n ur ， r ，w lin he w g 苷警队口：儿兰基r b n u 1 = r s h e w g a 忒i 磊恩0 g 8 p y i i l o l i d i n e 洲k 扭2 姒州n u h ”i d 舻。c r i o 八小o r l e w g r o n u h = r e w g r 1 = p h r 2 = p h e w g = c 0 2 m e s c h e m e1 8 2 0 0 9 年我们小组的肖元晶老师利用不同种类的催化剂实现了共轭烯炔酮与1 ， 3 二羰基化合物反应的选择性调控：在d b u 催化条件下得到吡喃类化合物，而 在阳离子钯催化下则得到呋喃衍生物【6 】( s c h e m e1 - 9 ) 。 哩竺竺r- - - 一 4 3 9 9 + 一u 黑酽+ r 4 从湍酽 带 or 2o r 1 r 3 s c h e m e1 - 9 另外我们小组的刘锋报道了共轭烯炔酮在金催化下可与硝酮发生l ，3 偶极环 加成反应，以高区域选择性、高非对映选择性反应得n - - 并杂环化合物，并且使 用手性膦金络合物，对该反应的不对称工作进行了初步的研究f q ( s c h e m e1 - 1 0 ) 。 8 、导r 5 u r 4 7 o r 3p h 3 p d a c u c m i a r t g o t fr 5 nr 3 d c m r t 5 3 - 9 8 s c h e m e1 1 0 我们小组的高洪银又发现在相似的条件下，共轭烯炔酮还可以与伊不饱和 亚胺发生环加成反应，高非对映选择性地合成了五并七双环化合物，其反应过程 中可能涉及1 ，2 烷基迁移【8 ( s c h e m e1 - 11 ) 。 4 年尊师菇太季研究耋孝侄话支 r r 5 晶一电r 4 p h 3 p a u c i a g o t f r 3d c m r t - r e f l u x r s = p h ，m e 5 9 6 s c h e m e1 1 1 由于环丙基与碳碳双键有着类似的化学性质，( 1 炔基) 环丙基酮化合物可看 成是共轭烯炔酮的延伸，归属于共轭烯炔酮的范围。2 0 0 9 年我们小组的张艳青 报道了第一例铑催化的( 1 炔基) 环丙基酮化合物的插羰反应，得到双环呋喃衍生 物【9 】( s c h e m e1 1 2 ) 。 r 3 盼4 一呼 r 1 飞 【r h c i ( c o ) 2 鹂 d c e 7 0 。c c o ( j 脚) r138- 9 4 “ s c h e m e1 1 2 5 华孽师菇太亏研杰哇学位论立 第二章铑催化的烯二炔p a u s o n k h a n d 反应及锅法合成三并 杂环的研究 第节铑催化p a u s o n k h a n d 反应的研究背景 2 1 1p a u s o n k h a n d 反应简介 p a u s o n k h a n d 反应是指过渡金属催化的涉及烯烃、炔烃和一氧化碳参与的环 加成反应。自从1 9 7 1 年p a u s o n 和k h a n d 发现第一例p a u s o n k h a n d ( p k ) 反应以 来 1 0 】，由于在构建碳环骨架方面起到非常重要的作用，众多化学家对 p a u s o n - k h a n d 反应进行了广泛而深入的研究，并且该反应已经运用到很多天然 产物的合成当中 1 1 】( s c h e m e2 1 1 ) 。 c o t r a n s i t i o nm e t a l 办 l 户0 s c h e m e2 一l l p a u s o n k h a n d 反应中使用的过渡金属包括：c o ，t i ，z r , p d ，m o ，f e ，r u ，r h ，i r 等，其中c o 和r h 比较常用【1 2 】。在分子间的p k 反应中，如果使用不对称的烯 烃或者炔烃就会有区域选择性的问题，而使用对称的烯烃或者炔烃时，该反应的 运用范围又会受到很大程度的限制，因此在研究过程中，为了避免区域选择性问 题通常是把烯基和炔基连接在同一个分子上，研究分子内的p k 反应，再通过对 烯、炔基或者其他位点进行不同形式的官能团化而进行深入的研究( s c h e m e 2 _ 1 2 ) 。 r 2 ) ：盲刚xr r 卜r 5 t r a n s i t i o nm e t a i c o s c h e m e2 1 2 r 2r 1 o 竿孽炜筢太雩研宓耋学位话支 2 1 2 铑催化的p a u s o n - k h a n d 反应的研究进展 自从m u r a i 和m i t s u d o 教授在19 9 7 年报道了钌催化的p a u s o n k h a n d 反应以 来f 1 3 1 ，后期过渡金属在p a u s o n k h a n d 反应中的应用就引起化学家们的浓厚兴趣， 其中铑络合物的运用较为广泛。 铑络合物作为p a u s o n k h a n d 反应的有效催化剂越来越引起化学家们的兴趣， 其中j e o n g 教授在这块领域做了大量的工作，并且利用多种不同的铑络合物实现 了p k 反应，下面是p a u s o n k h a n d 反应中常用的活性比较高的几种有机金属铑 络合物( s c h e m e2 1 3 ) ： r h c i ( p p h 3 ) a c i ，h , p p h 3 p h 3 p , r n , c o 【r h ( d p p p ) 2 c i 】媒a 【r h c l ( c 叫：【r h ( d p p p ) zc i 】 嚣r 【r hc l ( 址 p p h s c h e m e2 1 3 1 9 9 8 年日本的n a r a s a k a 教授发现双核羰基铑络合物能够顺利地催化 p a u s o n k h a n d 反应，并且发现降低一氧化碳的压力有利于反应的进行，可能是 因为在压力较大时，一氧化碳与铑络合物中的铑原子发生配位，使得铑络合物不 能与1 6 烯炔有效的配位【1 5 ( s c h e m e2 - 1 4 ) 。 e e p h r h c l ( c o ) 2 2 b u 2 0 兰渺。 r hc a t ( 1m 0 1 ) ，c o ( 1 0a t m ) ，1 3 0 。c ，9 0 r hc a t ( 5m 0 1 ) ，c o ( 0 1a r m ) ，6 0 。c ，9 1 s c h e m e2 1 - 4 同年j e o n g 教授使用t r a n s 一 r h c l ( c o ) ( d p p p ) 2 催化剂同样实现了这一反应，并 且发现在氢氧化银存在下，r h c i ( p p h 3 ) 3 和t r a n s r h c i ( c o ) ( p p h 3 ) 2 也同样具有催 化活性【1 6 】( s c h e m e2 1 5 ) 。 e e p h t r a 门s - r h c l ( c o ) ( d p p p ) 】2 c o ( 1a t r n ) ，t o l u e n e 1 1 0 。c 9 9 s c h e m e2 1 5 7 e 响t 0 2 c c 膊一。 华孽师菇天孝研岔硅亏侄论支 由于一氧化碳有毒，寻找一氧化碳的代替品自然就成了化学家追求的目标。 早在1 9 9 4 年，m o r i m o t o 教授就利用全氟代苯甲醛代替一氧化碳来研究p k 反应， 发现使用催化量的 r h c l ( c o d ) 2 】和d p p p ，在间二甲苯1 3 0 。c 情况下，l ，6 烯炔可 以与来源于全氟代苯甲醛的一氧化碳发生p k 反应生成环戊烯酮结构【1 7 】( s c h e m e 2 1 6 ) 。 f 厂e 三- r x 1 c h o f r e 【r h c l ( c o d ) 2 ，d p p p x y l e n e ，1 3 0 。c x = c ( c 0 2 e t ) 2 ，o ，n t s r = p h ，a i k y l h s c h e m e2 1 - 6 一 x户o 人 7 4 9 4 2 0 0 0 年s h i b a t a 采用 r h ( d p p p ) c 1 和肉桂醛反应体系，不加溶剂1 2 0 。c 反应， 肉桂醛在铑催化下先脱羰作为一氧化碳的来源，然后与1 ，6 。烯炔发生插羰反应【1 8 】 ( s c h e m e2 - 1 - 7 ) 。 厂_ 三三- r x 1 s c h e m e2 1 7 2 0 0 4 年韩国的c h u n g 教授利用钴、铑的双金属络合物实现了瓯伊不饱和醛与 炔烃间的p k 反应，其中6 t , 声不饱和醛一方面是一氧化碳的来源，另一方面伊 不饱和醛脱羰后得到的烯烃再与炔烃发生p k 反应【1 9 ( s c h e m e2 1 8 ) 。 r 2 r 3 一尘3 而c 0 2 而r h 2 羚。r 3 。 r 1 r 1 = p h ，h ，a i k # 4 8 _ 7 7 r 2 = p h ，h ，a ik y l r 3 = p h ，h ，a l k y l ，t m s 起初p k 反应研究的主要是烯烃、炔烃和氧化碳之间的环化反应，由于烯 烃、联烯、共轭二烯和炔烃等在化学性质上有一定的相似性，后来联烯和共轭二 8 硌 毒 竿毒师籀太雩研岔生学位话盘 烯等参与的p k 反应也逐渐发展起来。 当联烯参与p k 反应时，由于联烯具有两个反应位点，因此反应过程中存在 区域选择性的问题，2 0 0 2 年b r u m m o n d 小组使用 m l c l ( c o ) 2 1 2 实现了联烯炔体 系的高区域选择性p k 反应，得到五并六或五并七的双环结构【2 0 ( s c h e m e2 1 9 ) 。 【r h c l ( c o ) 2 ( 5t 0 0 1 ) c o ( 1a r m ) ，t o l u e n e 2 2 8 8 ，= 1 2 s c h e m e2 1 9 2 0 0 6 年日本的m u k a i 教授也使用 r h c l ( c o ) 2 】2 实现成了联烯一烯体系的高区域 选择性p k 反应，但联烯部分需带有砜基且非末端联烯的反应效果不好，反应底 物具有一定的局限性【2 1 ( s c h e m e2 1 1 0 ) 。 【r h c l ( c o ( 5m o l ) p h - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - c o ( 5a t m ) ，t o l u e n e 1 2 0 。c o s c h e m e2 1 1 0 w e n d e r 小组在类p k 反应方面做了很多工作，其中2 0 0 3 年他们发展了分子 内共轭二烯炔体系的p k 反应，通过溶剂、温度的筛选以良好的收率得到 【2 + 2 + 1 p k 反应的产物，而【4 + 2 + l 】和分子内1 约 4 + 2 1 等副反应可以很好的被抑制 【2 2 】( s c h e m e2 1 11 ) 。 t h f 4 0 。c ：4 5 2 5 1 8 d c e r t ：7 8 8 s c h e m e2 1 1 1 接着他们小组又发展了分子间的共轭二烯炔p k 反应，在t i - i f 做溶剂4 0o c 条件下，可以选择性得到p k 反应产物，而消除了分子间的烯炔环化副反应【2 3 】 9 卧一 恸鬻 竿毒炜楚太学研宓耋擘佳话盂 ( s c h e m e2 - 1 1 2 ) 。 m e o o m e m - _ 三 _ 【r h c l ( c o ) 】2 + c o ( 1a t m ) ，d c e n 影 m 、m e 1 0e q u i v t h f ，4 0 。c ： d c e ，r t ： o m e 9 9 1 1 s c h e m e2 1 1 2 o m e o m e 4 2 次年他们小组又顺利地实现了分子内烯。共轭二烯体系的p k 反应，该反应具 有很高的立体选择性，其中共轭二烯部分在反应过程中起到非常重要的作用，如 果把共轭二烯换成简单的烯烃，反应则不能进行 2 4 】( s c h e m e2 1 1 3 ) 。 轭 分 到 年妻炜菇太亏研宓耋学位铪互 r 1 【r h c l ( c o d ) 2 ，d p p p n 、r 2 c o ( 11 2 0 a m ) ；c t o n e l 、 2 2 8 5 s c h e m e2 1 1 5 尽管p a u s o n k h a n d 反应在过去的几十年时间里得到了迅速的发展，但是在 不对称方面的研究却比较缓慢。以前主要通过手性底物的诱导或者采用化学计量 的手性钴络合物实现p k 反应不对称的研究 2 7 , n c ，直到1 9 9 6 年b u c h w a l d 报道的 钛络合物催化的不对称p k 反应，才实现了催化量的不对称p k 反应的研究【2 8 】 ( s c h e m e2 - 1 1 6 ) 。 r = a r y i ，a i k y i ，h x = c ( c 0 2 e t ) 2 ，c h 2 ，o ，n b o c s c h e m e2 1 1 6 7 7 9 4 5 0 9 6 之后到2 0 0 0 年j e o n g 教授报道了一例手性阳离子铑络合物催化的不对称p k 反应，其中的手性铑络合物是由【】地c l ( c o ) 2 】2 、b i n a p 和a g o t f 现场生成的 ( s c h e m e2 1 1 7 ) 。 厂r r h c i ( c o ) 2 】2 ，a g o t f严 ljth警fr e f l u x ，q 令。飞 ，人。 吣 c o ( 1 0a t m ) 日 r = p h ，m e 6 1 9 6 e e xn - c ( c 0 2 e t h ，o ，n t s 6 7 9 9 s c h e m e2 1 1 7 2 0 0 5 南开大学的周其林小组对这一反应也进行了研究，他们使用的是手性螺 环单膦配体，但与j e o n g 教授的结果相比，在e e 值方面并没有进一步提高例。 1 1 谚再第 k o一； c 一州坚 砷一m 纳町一。挖tjv，z吣一峨他 曲一叽a书一岭 翌船 广、 年孽炜嚣太孝研宓耋擘佳话盘 2 1 2 铑催化的p a u s o n k h a n d 反应在天然产物合成中的运用 随着p a u s o n k h a n d 反应的发展，铑催化的p a u s o n - k h a n d 反应越来越多地运 用到天然产物的合成当中，p k 反应在全合成中的运用又促进了p k 反应的发展。 2 0 0 3 年日本教授b r u m m o n d 利用联烯炔之间的p k 反应合成了 g u a n a c a s t e p e n ea 中的碳环骨架【3 1 ( s c h e m e2 1 1 8 ) 。 r 【r h c l ( c o ) 2 2 _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - - _ - _ _ 。- r = d p s r 。= t b s 6 5 o r o r s c h e m e2 。1 1 8 2 0 0 7 年m u k a i 教授从联烯炔出发经过p k 反应一步合成了( + ) a c h a l e n s o l i d e 的碳骨架，在通过对骨架的修饰完成了( + ) a c h a l e n s o l i d e 的全合成工作 ( s c h e m e2 一卜1 9 ) 。 m o m oo p p k r 9 6 o e m e s c h e m e2 1 1 9 oo 目前共轭烯炔酮的合成多数是采用l a r o c k 教授2 0 0 4 年发展的合成路线( 1 】： 即先经过烯酮化合物的卤化，得到a 卤代烯酮化合物再与末端炔进行s o n o g a s h i r a 偶联。近年来有关共轭烯炔酮的广泛研究也证明共轭烯炔酮具有广阔的研究前景 和应用价值，因此发展一种简便高效的共轭烯炔酮合成路线极具意义。 结合上述铑催化的p a u s o n k h a n d 反应的总结、类比和推理以及参照共轭烯炔 酮的研究进展，我们通过反合成分析可以发现通过烯二炔化合物的p a u s o n k h a n d 反应一步便可构建共轭烯炔酮，而烯二炔可以从简单的1 ，6 烯炔或1 ，7 烯炔和 l - 炔基溴化物s o n o g a s h k a 偶联得至l j ( s c h e m e2 - 1 2 0 ) 。 华孽炜菇太学研蟊生学位话盘 r 1 厂三 兰三一r 1 厂皂 。? 球2一球2 一一时 s c h e m e 2 - 1 - 2 0 如果该反应能够实现，一方面将更进一步完善和发展了p a u s o n k h a n d 反应体 系，另一方面将为共轭烯炔酮的合成提供了一种实用有效的方法。本章我们对 1 烯6 ，8 ( 7 ，9 ) 二炔体系的p k 反应及其双环缺电子共轭烯炔产物的转化做了初 步的研究。 年孝炜冤太季研宓耋学位论点 第二节1 一烯6 ，8 ( 7 ，9 ) 二炔原料的合成 本论文中原料1 烯6 ，8 - 二炔或1 烯7 ，9 二炔化合物的合成是通过1 ，6 烯炔或 1 ，7 烯炔和1 炔基溴化物在零价钯的催化条件下发生s o n o g a s h i r a 偶联合成的。 在冰浴条件下，往氢氧化钠的水溶液中，缓慢滴加液溴后搅拌现场生成次溴 酸钠，然后再往体系中缓慢滴加末端炔即可得到l 一溴炔基化合1 【3 3 1 。而l ，6 烯炔 或1 ，7 烯炔则是通过下面这个方法可得到：3 溴或4 溴烯烃与对甲苯磺酰胺在碳 酸钾做碱，丙酮做溶剂的条件下回流搅拌过夜得到烯丙基或高烯丙基铵类化合物， 相同的条件下相对应的胺类化合物与炔丙基溴反应即可制得l ，6 一或1 ，7 烯炔化 合物2 1 3 4 ( s c h e m e2 - 2 1 ) 。 在二异丙胺做碱条件下，1 炔基溴化物与l ，6 或1 ，7 烯炔用四三苯基膦和碘 化亚铜催化发生s o n o g a s h i r a 偶联即可顺利地得到烯共轭二炔化合物3 a ，3 b ，和 3 c 3 5 】( s c h e m e2 - 2 1 ) 。 。 r h 卧 仃 b r 2 p h 兰兰一 n a o h ( a q ) ，0 。c t s n h 2 a c e t o n e k 2 0 0 3 ，r e f l u x r 撕 p h t 三三一b r 1 钐b r a c e t 0 1 3 e k 2 0 0 3 ，r e f l u x c u l ( 2m 0 1 ) 厂三 三三一p h +ph卧誉i-pr2nh3 0 e q u i v ，b 昧 7 ( )了飞 t h f r t ” 一v s 年t 毒师芜太雩研宓隹学位话互 第三节铑催化的烯二炔的p a u s o n k h a n d 反应 自从p a u s o n 和k h a n d 发现第一例p a u s o n k _ h a n d 反应以来，该反应得到了迅 速的发展，后人又发展了炔炔、烯联烯、烯共轭二烯、炔联烯、炔共轭二烯 和联烯共轭二烯体系的p k 反应，本节中将介绍分子内烯共轭二炔体系的 p a u s o n - k h a n d 反应。 烯共轭二炔体系具有以下反应特点：1 ) 分子中由于共轭二炔的存在，反应过 程中存在区域选择性的问题；2 ) 烯共轭二炔体系在铑催化下，可能存在分子内 的环加成反应；3 ) 铑催化条件下，烯共轭二炔体系还有可能发生分子间的环化 反应。 t a b l e2 - 3 1 铑催化的烯二炔p a u s o n k h a n d 反应底物普适性研究 厂 三p h t s n r 嘛 【r h c l ( c o ) 2 2 ( 5m 0 1 ) c o ( 1a r m ) ，t h f ，r e f l u x 3 4 o 【a 】a i s o l a t e dy i e l d 以5m 0 1 - r h c l ( c o ) 2 2 做催化剂，四氢呋喃做溶剂，一个标准大气压的一氧 化碳在四氢呋喃回流的条件下，对烯共轭二炔体系插羰反应的普适性进行了考 察：n t s 连接的烯一共轭二炔体系都可以以中等到较高收率得到相对应的环戊烯 酮插羰产物，烯基部分带有甲基的底物3 b ，以6 6 的收率得到目标产物4 b ( e n t r y 2 ，t a b l e2 3 1 ) ；另外1 烯7 ，9 二炔3 c 在该条件下也能以较好收率生成六并五的 双环体系4 c ( e n t r y3 ，t a b l e2 3 1 ) 。 年孽师菇太季研宓耋雩位论盘 第四节一锅法合成三并杂环化合物的研究 2 0 0 8 年初我 l i d , 组的于秀招发现共轭烯炔酮在催化量的碱、d i v i f 溶剂中， 可以与声- 羰基化合物先发生迈克尔加成生成联烯中间体，然后再发生分子内的 3 + 3 环化反应得到4 肼吡喃产物陋 ( s c h e m e2 - 4 1 ) 。 o m e o r 儿吣刚。 d b u ( 2 0t 0 0 1 ) p h d m f ，1 0 0 。c r o v e m i g h t r = m e ，e w g = c 0 2 m e ，9 1 r = m e ，e w g = c 0 2 e t ，8 8 r = p h 。e w g = c 0 2 m e ，8 0 s c h e m e2 - 4 - 1 在顺利实现分子内烯一共轭二炔体系的p a u s o n k h a n d 反应之后，考虑到烯共 轭二炔p k 反应的产物为共轭烯炔酮，再结合我们小组于秀招的上述工作，我们 尝试着看能否通过一锅法合成带有一个季碳中心的三并杂环化合物。带着这 种想法，我们在化合物3 ap a u s o n k h a n d 反应后，往反应体系中加入两个当量的 乙酰丙酮，和2 0m 0 1 的d b u ，室温搅拌2 2 小时后，可以顺利地得到单一的化 合物5 a ，其结构由单晶衍射分析确认( f i g 2 1 ) ，但是反应的收率比较低，说明于 秀招发展的条件并不适合我们这种新的底物，为了进一步提高反应的收率，我们 对反应条件进行了仔细的摸索( t a b l e2 - 4 1 ) 。 牟孽炜茹太亏研究耋亏佳话互 f i g 2 - 1 年孽师菇太雩研岔耋学位论盘 t a b l e2 - 4 1 烯珙轭二炔3 与乙酰丙酮锅法合成三并杂环5 的条件优化 厂* 卧1 ：r h , t h f , r e f l u x , c o ( 1 0 a t m ) l 飞 言c ：e t y i a c 啪o n d n i e t i o ( 2 n s oe q u v - )二 h 5 a a 】a i s o l a t e dy i e l d b 】2 0m 0 1 n - b u 4 n c