路易斯酸催化下不對(duì)稱烯反應(yīng)的研究進(jìn)展

汪丹杰，項(xiàng)斌

路易斯酸催化下不對(duì)稱烯反應(yīng)的研究進(jìn)展

汪丹杰，項(xiàng)斌*

（浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，浙江杭州310032）

烯反應(yīng)是一類有效構(gòu)建碳碳鍵、碳雜鍵的方法，特別是對(duì)不活潑的烯烴。它是由一個(gè)含有重鍵的化合物作為親烯體和一個(gè)含有烯丙基氫的烯烴作為烯組分的加成反應(yīng)。本文將按照親烯體的分類分為全碳化合物、氮雜化合物、氧雜化合物等進(jìn)行綜述。

路易斯酸；不對(duì)稱；烯反應(yīng)

0　前言

烯反應(yīng)是一種有效的構(gòu)建C-C鍵的方法，特別是對(duì)不活潑的烯烴。因此烯反應(yīng)是一種可以作為一種有效的合成方法合成各種具有重要作用的有機(jī)分子例如：樟腦、紅蛾的雌性激素中間體和具有抗生活性的8-羥基-5，6-辛二烯酸甲酯［1］。

烯反應(yīng)是Alder在1943年首次提出，又稱Alder-烯反應(yīng)，它由一個(gè)含有重鍵的缺電子化合物如亞胺、羰基等和一個(gè)含有烯丙基氫的烯烴通過(guò)六元環(huán)過(guò)渡態(tài)并且將雙鍵移至原烯丙基位置和1，5-氫遷移有效構(gòu)建碳碳鍵的方法［2］（Eq.1）。

由于簡(jiǎn)單的烯反應(yīng)的活化能較高，需要在較高的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，這也限制了烯反應(yīng)的機(jī)理研究和在合成上的應(yīng)用。直到近40年路易斯酸催化烯反應(yīng)的研究以及多種類型活潑親烯體的發(fā)掘，才使得烯反應(yīng)在有機(jī)合成中，特別是不對(duì)稱合成顯示它應(yīng)有的地位。下面按全碳化合物、氮雜化合物、氧雜化合物等進(jìn)行綜述。

1　親烯體為全碳化合物的反應(yīng)

親烯體是全碳的不對(duì)稱烯反應(yīng)的研究較多，這里將從分子內(nèi)反應(yīng)和分子間反應(yīng)的兩方面進(jìn)行介紹。

1.1分子內(nèi)的烯反應(yīng)

1.1.11，6-烯炔的分子內(nèi)烯反應(yīng)

在2000年之前人們對(duì)于消旋的烯反應(yīng)合成環(huán)狀化合物的研究較多，近年來(lái)對(duì)于不對(duì)稱烯反應(yīng)研究較多。2000年張緒穆小組［3］報(bào)道了含雜原子的1，6-烯炔的分子內(nèi)反應(yīng)。該反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了一系列1，6-烯炔的分子內(nèi)烯反應(yīng)并且得到高對(duì)映選擇性。這是第一例烯炔的具有高對(duì)映選擇性的環(huán)異構(gòu)化反應(yīng)，但是對(duì)于底物的適用性較窄（Eq. 2）。

2002年張緒穆課題組［4］將這一反應(yīng)的氧雜的底物進(jìn)行了進(jìn)一步的擴(kuò)展（Eq.3）。

2001年Mikami課題組［5］報(bào)道了含氧原子的1，6-烯炔的分子內(nèi)反應(yīng)。其最優(yōu)體系是用Pd（OCOCF3）2和SEGPHOS得到一個(gè)ee＞99%的季碳手性中心（Eq.4）。

2005年Mikami課題組［6］使用了tropos TE TRAPHOS-Rh絡(luò)合物催化這個(gè)反應(yīng)，這個(gè)配體不僅可以從軸向控制還可以從螺旋形控制手性（Eq. 5）。

1.1.21，7-烯炔的分子內(nèi)烯反應(yīng)

2003年Mikami課題組［7］報(bào)道了通過(guò)1，7-烯炔的不對(duì)稱烯反應(yīng)合成喹啉衍生物。這是第一次用烯反應(yīng)來(lái)合成六元環(huán)化合物并且具有高的收率和ee（Eq.6）。

2008年Nishibayashi小組［8］用Rh催化分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)。該反應(yīng)可以合成一系列具有光學(xué)活性的雜環(huán)如二氫苯并呋喃、色烷、1，2，3，4-四氫化喹啉衍生物（Eq.7）。

1.2分子間烯反應(yīng)

2006年Hayashi課題組［9］第一次報(bào)道了分子間的不對(duì)烯反應(yīng)。他們用α，β-二烯醛和環(huán)戊二烯，采用了二苯基脯硅醚催化反應(yīng)，使其進(jìn)行烯反應(yīng)而不是Diels-Alder reaction。最后得到產(chǎn)物具有82：18的異構(gòu)化和95%的ee（Eq.8）。

2　親烯體為氧雜化合物的反應(yīng)

近年來(lái)對(duì)于氧雜烯反應(yīng)研究較多，這里我們將它們分成分子間乙醛酸酯烯反應(yīng)、分子間非乙醛酸酯烯反應(yīng)和分子內(nèi)羰基烯反應(yīng)兩方面進(jìn)行介紹。

2.2.1分子間乙醛酸酯烯反應(yīng)

1989年Mikami課題組［10］在4?分子篩存在下與二氯甲烷中攪拌（i-PrO2）TiX2（X=Cl或Br）和BINOL作用，生成配合物，該催化劑不經(jīng)過(guò)分離直接應(yīng)用于乙醛酸酯的烯反應(yīng)，取得較好的ee（Eq.9）。

2003年丁奎嶺小組［11］用低催化量的BINOLTi催化乙醛酸酯和一系列烯烴為底物。該反應(yīng)是第一個(gè)用無(wú)溶劑法的烯反應(yīng)，從而得到高收率和ee的α-羥基酯（Eq.10）。

BINOL配體類催化劑發(fā)展迅速，但該類催化劑只能催化1，1-二取代烯烴，而對(duì)其他烯烴如單取代烯烴的催化效果不佳。于是人們開(kāi)始尋找一類對(duì)各種烯烴均有效的催化劑。

2006年Singh小組［12］用雙惡唑膦和銅催化乙醛酸酯的烯反應(yīng)。最后得到了高達(dá)99%的ee的結(jié)果。該反應(yīng)用了兩種配體得到了高的ee，但是其構(gòu)型相反（Eq.11）。

2012年Kim課題組［13］實(shí)現(xiàn)了α-甲基苯乙烯和乙醛酸為底物的烯反應(yīng)并得到高收率和ee的結(jié)果。該反應(yīng)用疏水性的離子液體作為溶劑并且證明離子液體對(duì)反應(yīng)結(jié)果影響很大，同時(shí)該反應(yīng)的催化劑-配體可以反復(fù)使用8次（Eq.12）。

2000年Mikami課題組［14］實(shí)現(xiàn)了酮和活性較低的單取代和1，2-二取代的烯烴能夠發(fā)生反應(yīng)，最后得到高對(duì)映選擇性和ee的產(chǎn)物（Eq.13）。

2007年Rawal課題組［15］用了一系列1，1-二取代的烯烴和乙醛酸乙酯反應(yīng)得到了高的收率和ee。該反應(yīng)采用了一種新的鈷-席夫堿絡(luò)合物催化反應(yīng)，同時(shí)該反應(yīng)的條件十分的理想，只需要0.1 mol%的催化劑在室溫下反應(yīng)（Eq.14）。

2.2.2分子間非Glyoxylate-Ene反應(yīng)

1996年Makami小組［16］實(shí)現(xiàn)了環(huán)狀的烯烴和三氟甲醛的不對(duì)稱烯反應(yīng)。其產(chǎn)物具有重要的生物和合成意義（Eq.15）。

2002年Jacobsen小組［17］用三齒席夫堿鉻衍生物催化芳醛和富電子烯烴，得到較高收率和ee。2003年Jacobsen小組擴(kuò)展了底物，得到的結(jié)果較好（Eq.16）。

2.2.3分子內(nèi)羰基烯反應(yīng)

2003年Zhu課題組［18］實(shí)現(xiàn)了α-酮酸酯的分子內(nèi)烯反應(yīng)。最后得到高收率和ee的五元環(huán)產(chǎn)物（Eq.17）。

2010年Loh課題組［19］以Sc（OTf）2和Pybox體系催化這個(gè)反應(yīng)。這是第一例α-酮酸酯和陽(yáng)離子烯烴發(fā)生環(huán)化反應(yīng)（Eq.18）。

2013年Jacobsen課題組［20］用一種新的Cr（Ⅲ）三氟甲磺酸三齒的席夫堿絡(luò)合物催化酮的烯反應(yīng)。本文底物是以一個(gè)沒(méi)有活化的酮為底物進(jìn)行的跨環(huán)反應(yīng)（Eq.19）。

3　親烯體為氮雜化合物的反應(yīng)

1998年Lectka小組［21］用Cu（ClO4）2和BINAP體系，最后得到94%的收率和99%的ee。這是第一例催化不對(duì)稱亞氨基的反應(yīng)得到氨基酸。2001年Lectka小組［28］進(jìn)一步擴(kuò)展了底物，用Cu（Ⅰ）和磷酸配體催化α-亞胺酯和烯醇硅烷、烯丙基硅烷和烯烴的反應(yīng)，最后得到高的ee和收率（Eq. 20）。

1998年Jorgensen小組［22］用手性的僅使用0.1 mol%的CuPF6-BINAP絡(luò)合物體系。該方法可以合成具有光學(xué)活性的非自然界的α-氨基酸（Eq. 21）。

2006年Sorimachi小組［23］成功報(bào)道了N-苯甲酰亞胺和烯氨基甲酸酯的Ene反應(yīng)。該反應(yīng)用了極其少量的催化量而不影響ee（Eq.22）。

4　結(jié)論

本文主要介紹了在路易斯酸催化下含有烯丙基氫的烯烴與一系列親烯體的不對(duì)稱烯反應(yīng)。通過(guò)篩選催化劑、活化親烯體底物或是用負(fù)電子烯組分等方法實(shí)現(xiàn)了亞胺、羰基、烯炔的不對(duì)稱烯反應(yīng)。但是仍然有一些難題尚未解決，如烯烴作為親烯體的烯反應(yīng)、醛亞胺的烯反應(yīng)等。

［1］潘斌，王慧.烯反應(yīng)及其在有機(jī)合成中的應(yīng)用［J］.南昌高專學(xué)報(bào)，2003，49（2）：66-67.

［2］張建恒，黃志鏜.雜原子烯反應(yīng)研究進(jìn)展［J］.化學(xué)進(jìn)展，1999，11（2）：129-138.

［3］Cao P，Zhang X M.The first highly enantioselective Rhcatalyzed enyne cycloisomerization［J］.Angew.Chem.Int.Ed，2000，39：4104-4106.

［4］a）Lei A W，Zhang X M.Highly enantioselective Rh-catalyzedintromaolecular alder-ene reactions for the syntheses of chiral tetrahydrofurans［J］.Angew.Chem.Int.Ed，2002，41：3457-3460.b）Lei A W，Zhang X M.Highly enantioselective syntheses of functionalizedα-methylene-butyrolactones via Rh（Ⅰ）catalysted intramolecular Alder-Ene reactions：application to formal synthesis of（+）-pilocarpine［J］.J.Am.Chem.Soc，2002，124：8198-8199.

［5］Hatano M，Mikami K.Highly enantioselective palladiumcatalyzed ene-type cyclization of a 1，6-enyne［J］.Angew. Chem.Int.Ed，2001，40：249-253.

［6］Mikami K，Aikawa K，et al.Troops or atropos nature of rhodium complexes bearing a tetrakis（phosphany）terphenyl ligand：highly enantioselective catalysis of ene-type cyclization［J］.Org.Lett，2005（7）：5777-5780.

［7］Hatano M，Mikami K.Highly enantioselective quinoline synthesis via ene-type cyclization of 1，7-enynes catalyzed by a cationic BINAP palladium（Ⅱ）complex［J］.J.Am. Chem.Soc，2003，125：4704-4705.

［8］Fukamizu K，Nishibayashi K.Ruthenium-catalyzed enantioselective carbon-carbon bond form ing reaction via al-lenylidene-ene process：synthetic approach to chircal heterocycles such as chromane，thiochromane，and 1，2，3，4-tetrahydroquinoline derivatives［J］.J.Am.Chem.Soc，2008，130：10498-10299.

［9］Gotoh H，Hayashi Y.Enantioselective ene reaction of cyclopentadiene andα，β-enals catalyzed by a diphenylproli nol silyl ether［J］.Angew.Chem.Int.Ed，2006，45：6853-6856.

［10］Mikam i K，Nakai K.Asymmetric glyoxylate-ene reaction catalyzed by chiral titanium comp lexes：A practical access toα-hydroxy esters in high enantimeric purities［J］.J.Am. Chem.Soc，1989，111：1940-1941.

［11］Yuan Y，Ding K L.Quasi solvent-free enantioselective carbonyl ene reaction with extremely low catalyst loading［J］.Angew.Chem.Int.Ed，2003，42：5478-5480.

［12］Pandey M K，Singh V K，et al.Enantioselective turnover in glyoxylate-ene reactions catalyzed by chiral copper complexes［J］.Tetrahedron Letters，2006，47：897-900.

［13］Kim M，Kim BM.Enhanced reactivity and enantioselectivity in catalytic glyoxylate-ene reactions using chircal bis（oxazoline）-copper complex in an ionic liquid［J］.Tatrahedron：Asymmetry，2012，23：1019-1022.

［14］Hao J，Mikami K.Chircal palladium（Ⅱ）-catalyzed asymmetric glyoxylate-ene reaction：alternative approach to the enantioselective synthesis ofα-hydroxy esters［J］.Org.Lett，2000，2：4059-4062.

［15］Hutson C E，Rawal V H.Highly enantioselective carbonyl-ene reactions catalyzed by a hindered sily-salencobalt complex［J］.Org.Lett，2007，9：3869-3872.

［16］Mikami K，Maruta M.Asymmetric catalysis of carbonylene and aldol reactionswith fluoral by chircal binaphtholderived titanium complex［J］.Tereahedron，1996，52：85-98.

［17］Ruck R T，Jacasben E N.Asymmetric catalysis of heteroene reactions with tridentate schiff base chromium（Ⅲ）comp lexes［J］.J.Am.Chem.Soc，2012，124：2882-2883.

［18］Yang D，Yang M，Zhu N Y.Chiral lewis acid-catalyzed enantioselective intramolecular carbonyl ene reactions of unsaturatedα-keto esters［J］.Org.Lett，2003，5：3749-3752.

［19］Zhao Y J，Loh T P.Enantioselective cationic polyene cyclization vs enantioselective intramolecular carbonyl-ene reaction［J］.J.Am.Chem.Soc，2010，132：10242-10244.

［20］Rajapaksa N S，Jacobsen N E Enantioselective catalytic transannular ketone-ene reactions［J］.Org.Lett，2013，15：4238-4241.

［21］Ferraris D，Dudding T.Catalytic，enantioselective alkylation ofα-imino esters：the synthesis of nonnaturalα-imino esters derivatives［J］.J.Am.Chem.Soc，2002，124：67-77.

［22］Yao S，Jorgensen K A.Catalytic，enantioselective ene reactions of imines：a simple approach for the formation of optically activeα-Imino acids［J］.Chem Commun，1998，34：2547-2548.

［23］Terada M，Sorimacji K.High substrate/catalystorganocatalysis by a chiral bronsted acid for an enanthioselective azaene-type reaction［J］.Angew.Chem.Int.Ed，2005，45：2254-2257.

Advances of Lew is Acid-catalyzed Asymmetric Ene Reaction

WANG Dan-jie，XIANG Bin*
（College of Chemical Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310014，China）

Ene reaction is a highly efficientmethod to construct carbon-carbon bond and carbon-hetero bond，especially for unactive alkene.It is an addition reaction composed of a containingmultiple bonds compounds as enophile and a containing allylic hydrogen compound as ene component.This article summarized the classification under the enophile was divided into all-carbon compounds，aza compounds，oxygen compounds.

lewis acid；asymmetric；ene reaction

1006-4184（2015）6-0039-05

2015-01-21

汪丹杰（1989-），男，浙江寧波人，碩士研究生，主要研究方向：有機(jī)合成。E-mail：834255300@qq.com。