氯化鈀和氯化銅催化炔烴鹵鈀化環化反應的應用研究

唐建生

（湖南第一師范學院教育科學系，湖南長沙 410205）

氯化鈀和氯化銅催化炔烴鹵鈀化環化反應的應用研究

唐建生

（湖南第一師范學院教育科學系，湖南長沙 410205）

鹵鈀化反應是有效地構建多種生理活性藥物、有機功能小分子以及合成骨架的重要途徑，在有機合成上有著非常廣泛的應用。通過綜合整理，對近幾年來氯化鈀和氯化銅催化炔烴環化反應合成含氧雜環化合物和含氮雜環化合物等兩方面的最新研究進行綜述。

炔烴；鹵鈀化反應；含氧雜環化合物；含氮雜環化合物；合成

炔烴鹵鈀化是鈀化學中的重要分支。它能夠在產物中引進合成中非常有意義的烯基鹵官能團，極大豐富了具有廣泛生物活性多烯化合物合成方法，同時，鹵原子基團為進一步在得到的產物骨架中引入其他重要官能團提供機會[1]。然后，通過非常簡單的反應步驟，能夠有效地構建多種生理活性藥物、有機功能分子以及重要合成骨架，應用潛力非常廣泛。因此，受到了化學家們的極大關注，近幾年來發展很快。本文從合成產物含氧雜環化合物和含氮雜環化合物兩大方面，綜述近年來氯化鈀和氯化銅催化炔烴鹵鈀化反應的最新研究進展。

一、炔烴鹵鈀化反應合成含氧雜環化合物

（一）苯并呋喃及其衍生物

苯并呋喃作為一種重要的結構單元，普遍存在于天然產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展。李金恒課題組首次報道了氯化鈀和氯化銅催化環化鄰位炔基苯酚合成2-取代-3氯代苯并呋喃[2]（eq 1）。3-氯代苯并呋喃為進一步合成苯并呋喃衍生物提供了有效的途徑。

根據實驗結果，提出了可能的反應機理。首先，氯化鈀與炔鍵絡合形成中間體A。中間體A進行分子內親核加成，得到中間體B，在氯化銅存在下，中間體B發生碳-鈀鍵斷裂，生成目標產物2-取代-3-氯代苯并呋喃和零價鈀。零價鈀被氯化銅氧化生成二價鈀進入新的循環；中間體B發生質子化，則得到副產物。

Aurrecoechea課題組報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，繼續與烯烴化合物反應合成了2-取代-3-烯代苯并呋喃，為李金恒課題組提出的反應機理，提供了很好的論證[3]（eq 2）。

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

麻生明課題組第一次將氯化鈀應用于催化亞甲基環丙烷類化合物的反應中。反應由碳碳雙鍵的氯鈀化引發，在碘化鈉調節下，選擇性合成呋喃和4H-吡喃[5]（Scheme1）。

（二）環內酯及其衍生物

陸熙炎課題組對鹵鈀化反應引發的炔酸烯丙酯環化反應，合成γ-丁內酯類化合物做了大量的工作，并且對反應的立體化學進行了研究[6]。四元環內酯是很多具有生理活性的天然產物的基本骨架，2-炔醇化合物經過分子內氯鈀化/羰基化串聯反應就能合成四元環內酯。麻生明等對此進行了報道，分別得到了立體選擇性的（Z）-α-氯代亞甲基-β-內酯衍生物[7]。Liu課題組報道了1,6-enynes通過氯鈀化反應合成了五元內酯類化合物或五元酰胺類化合物（eq 4）[8]。

（三）七元含氧雜環化合物

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

二、炔烴鹵鈀化反應合成含氮雜環化合物

（一）吲哚及其衍生物

吲哚及其衍生物廣泛存在于天然產物中，具有顯著的生物活性和藥理活性，并且在腫瘤學、免疫學等醫療領域都具有潛在的藥用價值。李金恒課題組報道了鈀催化環化鄰位炔基苯胺，選擇性合成2-取代-3-氯代吲哚[10]。實驗中發現，氯化鈀和氯化銅催化能順利得到相應的2-取代-3-氯代吲哚。而對氮原子上的保護基團測試發現，只有乙酰基作為保護基團時，反應才能進行（eq 6）。

李金恒課題組接著又報道了鄰位炔基苯胺通過氯鈀化、羰基化串聯反應合成3-氯代亞甲基吲哚酮（eq 7）[11]。實驗中發現，使用混合溶劑，調節溶劑配比對產率有顯著的影響。使用苯和四氫呋喃混合溶劑，體積比為10：1時，反應效果最好。發現當苯胺鄰位的炔基末端連接的是脂肪烴基團時，反應具有高選擇性的生成E-構型的產物（E:Z>99:1）。

最近，Ming-JungWu報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化合物（eq 8）[12]。

（二）喹啉及其衍生物

通常的鹵鈀化反應都是由缺電子的鈀（Ⅱ）催化劑激發不飽和鍵形成中間體。Katagiri和Uneyama報道了由酰亞胺氯對零價鈀氧化加成引發的鹵鈀化反應（eq 9）[13]。反應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，反應底物2-烯丙基苯胺磺酰胺通過胺鈀化反應實現這種轉化(eq.10)[14]。值得一提的是在反應中CuCl2成功地脫去C—Pd鍵,同時Cl-負離子親核進攻，生成C—Cl鍵,得到了多種氯代的吲哚和喹啉類衍生物。

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

三、結論與展望

近年來人們利用氯化鈀和氯化銅作為共催化劑，探索了炔烴類化合物的一些鹵鈀化反應。這些新反應為有機合成提供了新的方法學，同時也為鈀催化領域展示了新的可能性。炔烴鹵鈀化反應的反應機理和中間體捕捉還有待進一步探索。

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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劃項目（2011FJ3125）；湖南省教育廳科研項目（09C229）

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

[責任編輯：胡 偉]