脫羧偶聯(lián)合成C-雜鍵研究進(jìn)展

張春霞

脫羧偶聯(lián)合成C-雜鍵研究進(jìn)展

張春霞

（浙江工業(yè)大學(xué)，浙江 杭州 310006）

介紹了串聯(lián)脫羧偶聯(lián)構(gòu)建C-雜鍵反應(yīng)的研究進(jìn)展。

串聯(lián)；脫羧偶聯(lián)；C-雜鍵

具有羧酸結(jié)構(gòu)的化合物種類繁多，廉價(jià)易得且便于儲(chǔ)存和處理[1]。因此在有機(jī)合成中羧酸類化合物是很理想的起始原料，近年來(lái)脫羧交叉偶聯(lián)反應(yīng)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)，可以在多方面的反應(yīng)途徑中獲得各種目標(biāo)產(chǎn)物[2]。本文簡(jiǎn)要介紹這一類脫羧偶聯(lián)合成碳-雜鍵的方法。

1 C-鹵鍵的合成

1.1 芳烴中C-鹵鍵構(gòu)建

Scheme 1

1942年，Hunsdiecker等人[3]初步使用脂肪族羧酸的干銀（I）鹽與溴反應(yīng)生成鹵代物。1961年，Cristol-Firth[4]則通過(guò)紅色HgO和鹵素直接與羧酸發(fā)生鹵化反應(yīng)生成目標(biāo)鹵化物。1983年，Barton團(tuán)隊(duì)[5]的方法涉及鹵素供體溶劑如BrCCl3或CHI3中分解硫代羥基甲酸。1985年，Suárezet團(tuán)隊(duì)[6]為避免使用高毒性試劑，在紫外條件下羧酸與碘代苯二乙酸酯和I2發(fā)生碘代脫羧反應(yīng)。1965年，Kochi團(tuán)隊(duì)[7]使用脂肪族羧酸作為原料與 Pb（OAc）4和鹵化鋰發(fā)生鹵代脫羧反應(yīng)。該方法適用于伯、仲和叔烷基酸（Scheme 1）。

2012 年，李超忠團(tuán)隊(duì)[8]第一次使用 Ag（I）催化劑催化脂肪族羧酸與叔丁基次氯酸鹽進(jìn)行脫羧氯化反應(yīng)。該反應(yīng)方法溫和高效且化學(xué)選擇性好 （Scheme 2）。同年他們團(tuán)隊(duì)[9]還開(kāi)發(fā)了使用SELECTFLUORR試劑和AgNO3催化劑催化脂肪族羧酸脫羧氟化的方法。安全的氟試劑、現(xiàn)成可用的催化劑、低成本、溫和的實(shí)驗(yàn)條件、顯著的化學(xué)選擇性和廣泛的官能團(tuán)相容性使得這種新的氟化方法在氟化分子的合成中具有十分重要的意義（Scheme 3）。

Scheme 2

2015年，MacMillan團(tuán)隊(duì)[10]開(kāi)發(fā)了一種光氧化輔助脂肪族羧酸脫羧氟化反應(yīng)的方法。機(jī)理研究提供了氧化猝滅途徑的依據(jù)，其中SelectfluorR的N-F鍵的還原在羧酸氧化/脫羧化過(guò)程之前引發(fā)光氧化循環(huán)。該反應(yīng)方法操作簡(jiǎn)單，條件溫和，廣泛適用于羧酸底物（Scheme 4）。

Scheme 3

Scheme 4

2016年，蔡琥團(tuán)隊(duì)[11]建立了一種在有氧條件下苯甲酸與鹵源CuX（X=I/Br/Cl）脫羧鹵化生成芳基鹵化物（-I/Br/Cl）的簡(jiǎn)單策略。其中缺電子苯甲酸使用Cu（Ⅰ）作為催化劑，富電子苯甲酸使用Pd（Ⅱ）作為催化劑（Scheme 5）。

Scheme 5

1.2 芳烴中C-S鍵的構(gòu)建

2009年，劉小剛團(tuán)隊(duì)[12]直接通過(guò)芳基羧酸和硫醇偶合脫羧合成C-S鍵。其中芳酸與正辛硫醇在如（Scheme 6）條件下反應(yīng)24 h后以較高的收率得到目標(biāo)化合物。

Scheme 6

2016年，Hoover團(tuán)隊(duì)[13]開(kāi)發(fā)了第一例有氧條件銅催化苯甲酸脫羧硫醇化反應(yīng)的方法。與過(guò)渡金屬催化相比，該催化體系對(duì)于雜環(huán)芳香族的耐受性更廣（Scheme 7）。

Scheme 7

2011年，Becht團(tuán)隊(duì)[14]報(bào)道了一種鈀催化富電子的2，6-二烷氧基苯甲酸衍生物與二芳基二硫化物之間脫羧形成簡(jiǎn)單二芳基硫化物的方法（Scheme 8）。

Scheme 8

2014年，Prabhu團(tuán)隊(duì)[15]報(bào)道了銅催化 α，β-不飽和酸與芳基亞磺酸鈉脫羧偶聯(lián)構(gòu)建C-S鍵的方法。該方法使用催化量的催化劑Cu（ClO4）2·6H2O，氧化劑TBHP和配體1，10-菲羅啉合成乙烯基砜。這種方法的顯著特點(diǎn)是可以生成（E）-異構(gòu)體（Scheme 9）。

Scheme 9

2014年，沈其龍團(tuán)隊(duì)[16]通過(guò)銀催化羧酸類化合物在溫和條件下脫羧合成三氟甲硫基化目標(biāo)產(chǎn)物。該方法在水溶液中加入十二烷基硫酸鈉形成水性乳液，可以加快其反應(yīng)速度（Scheme 10）。

Scheme 10

1.3 芳烴中C-O鍵構(gòu)建

2012年，Goossen團(tuán)隊(duì)[17]通過(guò)易得的芳基羧酸Chan-Evans-Lam-type偶合脫羧構(gòu)建二芳烴和芳烴烷基醚。在有氧條件下各種芳香族羧酸和硅酸以碳酸銀作為脫羧反應(yīng)催化劑，醋酸銅為偶聯(lián)催化劑得到較高的收率目標(biāo)產(chǎn)物（Scheme 11）。該方法為這類化合物的合成提供了一種新的途徑。2015年，徐坤團(tuán)隊(duì)[18]第一次使用鈷催化劑完成脫羧乙酰氧化反應(yīng)。這種方法廣泛適用于氨基酸和芳基乙酸碘鹽（Scheme 12）。

Scheme 11

Scheme 12

1.4 分子間C-N鍵構(gòu)建

2012年，Nello Mainolfi等人[19]利用芳基羧酸作為芳基化試劑，通過(guò)簡(jiǎn)單的Cu（Ⅱ）-菲羅啉催化體系進(jìn)行N-芳基化。其中鄰硝基苯甲酸通過(guò)脫羧偶聯(lián)有效地合成各種N-親核化合物。2015年，賈義霞等人[20]發(fā)表了一篇類似的關(guān)于羧酸與氨基分子間交叉偶合脫羧的反應(yīng)的報(bào)導(dǎo)。該反應(yīng)在140℃條件下以乙酸銅和碳酸銀為催化劑和氧化劑，NMP為溶劑，脫羧偶聯(lián)高效合成目標(biāo)產(chǎn)物。（Scheme 13）。

Scheme 13

2010年，焦寧團(tuán)隊(duì)[21]開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)銅催化丙炔酸與氨基在空氣下脫羧胺化的方法。這種方法以空氣作為氧化劑且只生成副產(chǎn)物二氧化碳，因此使用價(jià)值更高，也便于后處理（Scheme 14）。

Scheme 14

2016年，傅堯團(tuán)隊(duì)[22]開(kāi)發(fā)了一種銅催化非活化脂肪族羧酸定向脫羧胺化方法。分子內(nèi)形成CN鍵為吡咯烷和哌啶的合成以及復(fù)雜天然產(chǎn)物的改性提供了新的思路。此外，該反應(yīng)通過(guò)使用導(dǎo)向基團(tuán)在C-N鍵形成步驟中呈現(xiàn)優(yōu)異的選擇性（Scheme 15）。

Scheme 15

2013年，麻生明團(tuán)隊(duì)[23]開(kāi)發(fā)了一種新穎的用于合成具有軸向手性烯烴的分子內(nèi)脫羧胺化方案。該方法具有優(yōu)異的對(duì)映選擇性和良好的收率（Scheme 16）。

Scheme 16

2014年，雷愛(ài)文團(tuán)隊(duì)[24]通過(guò)α-酮酸與氨基做底物，[Ru（phen）3]Cl2做光催化劑，在有氧光照條件下脫羧偶聯(lián)氨基化生成目標(biāo)產(chǎn)物。各種功能基團(tuán)在該反應(yīng)中具有良好的耐受性，也為有氧氧化脫羧提供了新方法（Scheme 17）。2016年，官智團(tuán)隊(duì)[25]開(kāi)發(fā)了一種無(wú)金屬可見(jiàn)光誘導(dǎo)的二氫吲哚-2-羧酸和偶氮二甲酸酯的脫羧胺化方法（Scheme 18）。

Scheme 17

Scheme 18

1.5 分子間C-P鍵構(gòu)建

C-P鍵結(jié)構(gòu)在修飾核苷、核苷酸和其他含膦配體的合成中是非常重要的。2011年，楊尚東團(tuán)隊(duì)[26]報(bào)道了烯基酸、炔酸與Ph2P（O）H在銅催化條件下脫羧偶聯(lián)以較高收率生成目標(biāo)產(chǎn)物（Scheme 19）。2014年，趙玉芬團(tuán)隊(duì)[27]開(kāi)發(fā)了一種新型高效的銅催化炔基酸脫羧偶聯(lián)合成E-烯基氧化膦方法。 （Scheme 20）。

Scheme 19

Scheme 20

2 前景與展望

綜上所述，目前為止關(guān)于分子脫羧偶聯(lián)構(gòu)筑C-S、C-Cl（Br/F）、C-P、C-O 和 C-N 鍵，只有幾十例報(bào)道。芳烴及烷基羧酸的分子內(nèi)和分子間串聯(lián)脫羧偶聯(lián)合成C-雜鍵對(duì)于這類合成將是一個(gè)重要的補(bǔ)充，也為含雜環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物及藥物的合成途徑提供新的可能。

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中國(guó)研制出柔性太陽(yáng)能電池 可用于可穿戴器件

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的研究團(tuán)隊(duì)近日成功研制了蜂巢狀納米支架，據(jù)此制備的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有優(yōu)異的耐彎折性，可廣泛應(yīng)用于各類可穿戴器件。柔性可穿戴電子是未來(lái)電子元器件發(fā)展的熱點(diǎn)方向，電源是其重要的組成部分。目前，電源對(duì)可穿戴電子的戶外使用性、大面積貼合性和安全性有較大限制。中科院化學(xué)所綠色印刷院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員宋延林課題組通過(guò)納米組裝—印刷方式制備了蜂巢狀納米支架，可作為力學(xué)緩沖層和光學(xué)諧振腔，從而大幅提高柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和力學(xué)穩(wěn)定性。該研究為研發(fā)新一代可穿戴電子設(shè)備提供了新的思路和方法。

（來(lái)源：http://scitech.people.com.cn/n1/2017/1219/c1007-29715360.html）

Advances in Synthesis of C-Hybrid by Decarboxylation Coupling

ZHANG Chun-xia
（Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310006，China）

The research progress of constructing C-heterobonding reaction by series decarboxylation coupling was introduced.

series;decarboxylation coupling;C-hybrid.

1006-4184（2017）12-0018-05

2017-04-09

張春霞（1989-），女，河南省濮陽(yáng)市人，在讀碩士研究生，研究方向：過(guò)渡金屬催化的新型綠色反應(yīng)研究。E-mail:1204794634@qq.com。