氯化鈀和氯化銅催化炔烴鹵鈀化環(huán)化反應(yīng)的應(yīng)用研究

唐建生

（湖南第一師范學(xué)院教育科學(xué)系，湖南長(zhǎng)沙 410205）

氯化鈀和氯化銅催化炔烴鹵鈀化環(huán)化反應(yīng)的應(yīng)用研究

唐建生

（湖南第一師范學(xué)院教育科學(xué)系，湖南長(zhǎng)沙 410205）

鹵鈀化反應(yīng)是有效地構(gòu)建多種生理活性藥物、有機(jī)功能小分子以及合成骨架的重要途徑，在有機(jī)合成上有著非常廣泛的應(yīng)用。通過(guò)綜合整理，對(duì)近幾年來(lái)氯化鈀和氯化銅催化炔烴環(huán)化反應(yīng)合成含氧雜環(huán)化合物和含氮雜環(huán)化合物等兩方面的最新研究進(jìn)行綜述。

炔烴；鹵鈀化反應(yīng)；含氧雜環(huán)化合物；含氮雜環(huán)化合物；合成

炔烴鹵鈀化是鈀化學(xué)中的重要分支。它能夠在產(chǎn)物中引進(jìn)合成中非常有意義的烯基鹵官能團(tuán)，極大豐富了具有廣泛生物活性多烯化合物合成方法，同時(shí)，鹵原子基團(tuán)為進(jìn)一步在得到的產(chǎn)物骨架中引入其他重要官能團(tuán)提供機(jī)會(huì)[1]。然后，通過(guò)非常簡(jiǎn)單的反應(yīng)步驟，能夠有效地構(gòu)建多種生理活性藥物、有機(jī)功能分子以及重要合成骨架，應(yīng)用潛力非常廣泛。因此，受到了化學(xué)家們的極大關(guān)注，近幾年來(lái)發(fā)展很快。本文從合成產(chǎn)物含氧雜環(huán)化合物和含氮雜環(huán)化合物兩大方面，綜述近年來(lái)氯化鈀和氯化銅催化炔烴鹵鈀化反應(yīng)的最新研究進(jìn)展。

一、炔烴鹵鈀化反應(yīng)合成含氧雜環(huán)化合物

（一）苯并呋喃及其衍生物

苯并呋喃作為一種重要的結(jié)構(gòu)單元，普遍存在于天然產(chǎn)物和生物活性化合物中。因此，大量高效高選擇性地合成苯并呋喃的方法得到了發(fā)展。李金恒課題組首次報(bào)道了氯化鈀和氯化銅催化環(huán)化鄰位炔基苯酚合成2-取代-3氯代苯并呋喃[2]（eq 1）。3-氯代苯并呋喃為進(jìn)一步合成苯并呋喃衍生物提供了有效的途徑。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了可能的反應(yīng)機(jī)理。首先，氯化鈀與炔鍵絡(luò)合形成中間體A。中間體A進(jìn)行分子內(nèi)親核加成，得到中間體B，在氯化銅存在下，中間體B發(fā)生碳-鈀鍵斷裂，生成目標(biāo)產(chǎn)物2-取代-3-氯代苯并呋喃和零價(jià)鈀。零價(jià)鈀被氯化銅氧化生成二價(jià)鈀進(jìn)入新的循環(huán)；中間體B發(fā)生質(zhì)子化，則得到副產(chǎn)物。

Aurrecoechea課題組報(bào)道了鄰位炔基苯酚在氯化鈀和碘化鉀存在下，首先生成乙烯基鈀（Ⅱ）中間體，繼續(xù)與烯烴化合物反應(yīng)合成了2-取代-3-烯代苯并呋喃，為李金恒課題組提出的反應(yīng)機(jī)理，提供了很好的論證[3]（eq 2）。

李金恒課題組接著報(bào)道了乙烯基鈀（Ⅱ）中間體也可以通過(guò)分子內(nèi)脫酯基偶聯(lián)反應(yīng)捕捉到，選擇性很高的得到了苯并呋喃類(lèi)化合物[4]（eq 3）。

麻生明課題組第一次將氯化鈀應(yīng)用于催化亞甲基環(huán)丙烷類(lèi)化合物的反應(yīng)中。反應(yīng)由碳碳雙鍵的氯鈀化引發(fā)，在碘化鈉調(diào)節(jié)下，選擇性合成呋喃和4H-吡喃[5]（Scheme1）。

（二）環(huán)內(nèi)酯及其衍生物

陸熙炎課題組對(duì)鹵鈀化反應(yīng)引發(fā)的炔酸烯丙酯環(huán)化反應(yīng)，合成γ-丁內(nèi)酯類(lèi)化合物做了大量的工作，并且對(duì)反應(yīng)的立體化學(xué)進(jìn)行了研究[6]。四元環(huán)內(nèi)酯是很多具有生理活性的天然產(chǎn)物的基本骨架，2-炔醇化合物經(jīng)過(guò)分子內(nèi)氯鈀化/羰基化串聯(lián)反應(yīng)就能合成四元環(huán)內(nèi)酯。麻生明等對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道，分別得到了立體選擇性的（Z）-α-氯代亞甲基-β-內(nèi)酯衍生物[7]。Liu課題組報(bào)道了1,6-enynes通過(guò)氯鈀化反應(yīng)合成了五元內(nèi)酯類(lèi)化合物或五元酰胺類(lèi)化合物（eq 4）[8]。

（三）七元含氧雜環(huán)化合物

最近，Vy M.Dong課題組報(bào)道了鄰丙炔酸苯醚在PdCl(MeCN)2和CuCl2存在下，分子內(nèi)串聯(lián)反應(yīng)就能合成不飽和七元含氧雜環(huán)化合物（eq 5）[9]。

二、炔烴鹵鈀化反應(yīng)合成含氮雜環(huán)化合物

（一）吲哚及其衍生物

吲哚及其衍生物廣泛存在于天然產(chǎn)物中，具有顯著的生物活性和藥理活性，并且在腫瘤學(xué)、免疫學(xué)等醫(yī)療領(lǐng)域都具有潛在的藥用價(jià)值。李金恒課題組報(bào)道了鈀催化環(huán)化鄰位炔基苯胺，選擇性合成2-取代-3-氯代吲哚[10]。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，氯化鈀和氯化銅催化能順利得到相應(yīng)的2-取代-3-氯代吲哚。而對(duì)氮原子上的保護(hù)基團(tuán)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，只有乙?；鳛楸Ｗo(hù)基團(tuán)時(shí)，反應(yīng)才能進(jìn)行（eq 6）。

李金恒課題組接著又報(bào)道了鄰位炔基苯胺通過(guò)氯鈀化、羰基化串聯(lián)反應(yīng)合成3-氯代亞甲基吲哚酮（eq 7）[11]。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使用混合溶劑，調(diào)節(jié)溶劑配比對(duì)產(chǎn)率有顯著的影響。使用苯和四氫呋喃混合溶劑，體積比為10：1時(shí)，反應(yīng)效果最好。發(fā)現(xiàn)當(dāng)苯胺鄰位的炔基末端連接的是脂肪烴基團(tuán)時(shí)，反應(yīng)具有高選擇性的生成E-構(gòu)型的產(chǎn)物（E:Z>99:1）。

最近，Ming-JungWu報(bào)道了氯化鈀和氯化銅合催化鄰雙炔基苯胺，選擇性地合成苯并咔唑類(lèi)化合物（eq 8）[12]。

（二）喹啉及其衍生物

通常的鹵鈀化反應(yīng)都是由缺電子的鈀（Ⅱ）催化劑激發(fā)不飽和鍵形成中間體。Katagiri和Uneyama報(bào)道了由酰亞胺氯對(duì)零價(jià)鈀氧化加成引發(fā)的鹵鈀化反應(yīng)（eq 9）[13]。反應(yīng)生成的喹啉衍生物可以作為合成喹諾酮的前體。

Chemler課題組報(bào)道了2-烯丙基苯胺磺酰胺不飽和雙鍵的溴胺化和氯胺化。在Pd(OCOCF3)2和CuCl2存在下，反應(yīng)底物2-烯丙基苯胺磺酰胺通過(guò)胺鈀化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化(eq.10)[14]。值得一提的是在反應(yīng)中CuCl2成功地脫去C—Pd鍵,同時(shí)Cl-負(fù)離子親核進(jìn)攻，生成C—Cl鍵,得到了多種氯代的吲哚和喹啉類(lèi)衍生物。

最近，李金恒課題組報(bào)道了氯化鈀和氯化銅催化鄰位炔基苯疊氮化合物串聯(lián)反應(yīng)，選擇地合成了相應(yīng)吲哚類(lèi)化合物和喹啉類(lèi)化合物(eq.11)[15]。

三、結(jié)論與展望

近年來(lái)人們利用氯化鈀和氯化銅作為共催化劑，探索了炔烴類(lèi)化合物的一些鹵鈀化反應(yīng)。這些新反應(yīng)為有機(jī)合成提供了新的方法學(xué)，同時(shí)也為鈀催化領(lǐng)域展示了新的可能性。炔烴鹵鈀化反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理和中間體捕捉還有待進(jìn)一步探索。

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An Application Study on Heteropalladation of Alkynesby Palladium Chloride/Copper(II)Chloride Catalytic System

TANG Jian-Sheng

（Departmentof EducationalScience,Hunan FirstNormalUniversity,Changsha,Hunan 410205）

Halopalladation reaction can be applied in the synthesisof a variety of bioactivemedicines,functional moleculesand important building blocks.Thispaper reviews recent advance in the synthesisof nitrogen-containing heterocyclesand oxygen-containing heterocyclesusing palladium chloride/copper(II)chloride catalytic system in the intramolecular cyclization reactionsofalkynes.

alkynes;halopalladation;oxygen-containing heterocycles;nitrogen-containing heterocycles;synthesis

O 621.25

A

1674-831X（2012）04-0099-04

2012-03-26

湖南省科技廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（2011FJ3125）；湖南省教育廳科研項(xiàng)目（09C229）

唐建生（1973—），男，湖南永州人，湖南第一師范學(xué)院副教授，博士生，主要從事有機(jī)合成研究。

[責(zé)任編輯：胡 偉]