分子间金属催化的类羧酸环丙烷化是导致由金属类羧酸物种和烯烃形成环丙烷环的化学反应。
介绍
环丙烷可以通过金属卡波诺物质（通过与过渡金属的反应产生）和烯烃的反应形成。尽管自1961年以来已知该反应的分子内变体，[2]使用二氮羰基化合物的化学和立体选择性分子间金属催化的环丙烷化反应是最近的。铑羧酸盐络合物，例如四乙酸二铑，最常用于催化这种转化。[3]已经开发了对映选择性环丙烷化，并且通常使用衍生自手性羧酸盐配体的预形成的手性铑羧酸盐配合物。[4]
（1）
机制与立体化学
流行机制
缺乏对铑催化的环丙烷化的确定机理研究。然而，该机制已基于产品分布和立体选择性进行了合理化。[5]重氮化合物对金属中心的侵蚀产生两性离子金属烷基络合物，其排出氮气以提供金属卡宾中间体。将金属卡宾协同添加到烯烃中（没有烯烃与金属的直接配位）产生观察到的环丙烷产物。[6]在整个过程中保持烯烃的构型; [7]然而，具有异位面的金属卡宾可能会产生非对映异构体的混合物，如公式1所示。（2）。
（2）
产物的构型由烯烃接近金属卡宾的轨迹确定。在单取代金属卡宾与末端烯烃的反应中，烯烃可能接近“末端”（烯烃的碳 - 碳双键几乎平行于卡宾的金属 - 碳双键），烯烃R基团指向来自卡宾的取代基。[8]的第二过渡状态模型已经提出了一种乙烯基取代的卡宾反应。在该模型中，烯烃接近“侧向”（烯烃的碳 - 碳双键垂直于卡宾的金属 - 碳双键）与烯烃R基团远离乙烯基。[9]
立体选择性变体
由二氮羰基化合物和烯烃立体选择性合成环丙烷的方法依赖于在二羰基化合物上使用预形成的手性铑催化剂或手性助剂。例如，Rh 2 [ S -DOSP] 4是用于烯烃的对映选择性环丙烷化的高效催化剂。[10]
（3）
衍生自容易获得的手性醇（例如泛内酯）的手性助剂可用于与重氮酯的非对映选择性环丙烷化。[11]
（4）
范围和限制
尽管最初使用铜，但最常用铑羧酸盐配合物实现烯烃与二羰基化合物的环丙烷化。[12]烯烃的范围通常是相当宽的富电子，[13]中性，[14]和贫电子[15]烯烃都已使用铑基催化剂体系有效地环丙烷化。该部分描述了各种类型的二羰基化合物，其在铑催化下与烯烃反应得到环丙烷。
具有与重氮碳连接的单个羰基取代基的重氮乙酸盐已经用于多种烯烃的环丙烷化。随着酯基团的尺寸增加，（E）环丙烷的非对映选择性增加。另外，向催化剂中加入电子密度（例如通过用乙酰胺，acam代替乙酸酯配体）增加了反应的非对映选择性。[16]
（5）
被两个吸电子基团取代的二羰基化合物，例如重氮丙二酸酯，在环丙烷化条件下易于发生副反应。[3 + 2] 观察到环加成[17]和CH插入[18]副产物。
（6）
在重氮碳上被乙烯基或芳基取代的重氮基乙酸盐对反式烯烃不起反应。通过调用方程式中的过渡态模型解释了这个结果。（2）。这些底物的反应对（E）环丙烷异构体具有高选择性。[19]
（7）
乙烯基重氮乙酸酯与二烯反应得到二乙烯基环丙烷，其经历Cope重排以得到环庚二烯。[20]二烯的取代基更多的双键优先反应。[21]
（8）
（9）
呋喃类似物与重氮乙酸乙烯酯类似地反应，尽管中间体环丙烷可以转化为Cope重排产物或开放的不饱和羰基化合物。这些产品的分布高度依赖于呋喃的取代模式。[22]
（10）
吡咯与重氮乙酸乙烯酯反应形成氮桥连的环庚二烯。在重氮乙酸乙烯酯上使用乳酸甲酯作为手性助剂导致在Boc-保护的吡咯的串联环丙烷化/ Cope重排中具有中等的非对映选择性。[23]
（11）
合成应用
对映选择性分子间环丙烷化已经应用于手性环丙烷抗生素的合成，例如西司他丁。[24]
（12）
串联环丙烷化/片段化是合成12-羟基二十碳四烯酸的关键步骤。[25]
（12）
与其他方法比较
Simmons-Smith环丙烷化，采用衍生自二乙基锌和二碘甲烷的卡宾，是铑催化的环丙烷化的常用替代品。在手性二胺存在下，Simmons-Smith环丙烷化是对映选择性的; 但是，选择性不如相应的铑催化反应那么高。[26]
（13）
取代的锌类卡宾来可以通过类似于Clemmensen还原机理的顺序由相应的酮或醛制备。烯烃与这些中间体的环丙烷化以中等的非对映选择性和产率发生。[27]
（14）
除二氮羰基化合物之外的其他重氮化合物已用于铑催化的环丙烷化; [28]然而，这些基材比diazocarbonyl化合物更加难以处理和不稳定。因此，它们尚未被广泛用于有机合成。
（15）
实验条件和程序
典型条件
在处理有毒且具有潜在爆炸性的重氮化合物时应特别小心。反应应在防爆罩后面的通风良好的通风橱中进行。
铑（II）羧酸盐配合物易于制备并且在空气中无限稳定。卡宾二聚化在这些反应中是一个重要问题，但可以通过缓慢加入重氮化合物或使用大量过量的烯烃来克服。反应通常在惰性气氛下在无水条件下进行，最常用的溶剂是二氯甲烷。然而，不对称环丙烷化的对映选择性可能在很大程度上取决于溶剂。[29]
示例程序[10]
（16）
将苯乙烯（44.2g，424mmol ）和Rh 2（S- DOP）4（1.58g，0.85mmol）在戊烷（350mL）中的混合物在-78°和氩气氛下搅拌。在30分钟内向该溶液中加入（E）-2-重氮-4-苯基-3-丁烯酸甲酯（17.2g，84.8mmol）的戊烷（0.12M）溶液，然后将反应混合物在-78°搅拌24小时。然后将混合物真空浓缩，残余物在硅胶上纯化，用乙醚/石油醚（0：100至10:90）作为洗脱剂，得到（1S，2S） - 甲基2β-苯基-1β-[ 2-（Z） - 苯乙烯基]环丙烷-1α-羧酸酯（16.05g，68％），为白色固体（mp 57-60°; 98％ee）; IR（CHCl 3) 3110, 3090, 3060, 2980, 2950, 2880, 1735 cm–1; 1H NMR (148) ( CDCl3) 1.85 (dd, J = 7.3, 5.1 Hz, 1 H), 2.05 (dd, J = 9.1, 5.1 Hz, 1 H), 3.04 (dd, J = 9.1, 7.3 Hz, 1 H), 3.77 (s, 3 H), 6.15 (d, J = 15.9, 1 H), 6.37, (d, J = 15.9 Hz, 1 H), 7.12–7.28 (m, 10 H); 13C NMR ( CDCl3) 18.5, 33.2, 34.9, 52.3, 124.0, 126.1, 126.7, 127.2, 127.9, 128.3, 129.0, 133.0, 135.4, 137.0, 174.1; [α]25D – 166° (c 1.1, CHCl3); Anal. Calcd. for C19H18O2: C, 81.99; H, 6.52. Found: C, 81.74; H, 6.53.
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最后编辑时间为: 2020-04-17 09:28 Friday
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