氯化钯催化开环反应路线图
氢化萘结构单元广泛存在于具有生物活性的天然产物及药物分子当中, 相应的合成研究也因此受到广泛关注. 过渡金属催化的碳亲核试剂对氧/氮杂苯并降冰片烯的开环反应就是近年来发展起来的构筑氢化萘结构单元的重要方法之一. 在过去的研究中, 对空气、水等较敏感且亲核性较强的有机金属试剂是最常用的碳亲核试剂. 如在铑、铜、镍等过渡金属催化剂的催化下, 有机锂、有机锌、有机镁(格式试剂)、有机铝、有机锆等金属试剂能够有效地对氧/氮杂苯并降冰片烯进行亲核开环,并以较好的收率得到相应的氢化萘衍生物. 但这些亲核开环反应需要在无水、无氧的条件下才能有效进行. 虽然采用对水和空气不敏感的有机硼酸试剂做亲核试剂也能够实现对氧/氮杂苯并降冰片烯的开环反应,但往往只有采用芳基硼酸试剂才能给出好的结果.
为发展新的碳亲核开环试剂, 并使所得的氧/氮杂苯并降冰片烯亲核开环产物能够更好地做进一步的转化, 末端炔烃这一潜在的碳亲核开环试剂近年来引起了化学家的重视. 如2002年, 郑健鸿等采用Ni(dppe)Cl2、ZnCl2以及Zn粉组成的多组分催化体系, 首次实现了末端炔烃对氧/氮杂苯并降冰片烯的亲核开环反应, 得到了氢化萘骨架上含有炔基的开环产物. 虽然该开环反应给出了较好的收率, 但催化体系比较复杂, 加入过量的锌粉使反应在非均相状态下进行, 并给后处理带来麻烦. 2008年, Hayashi等报道了手性双膦配体的铑络合物催化末端炔烃对氮杂苯并降冰片烯的亲核不对称开环反应, 并以高达93%的收率和99%ee的对映选择性得到相应的开环产物.遗憾的是, 该手性铑催化剂的底物适用范围较窄, 仅对具有较大空间位阻的三烷基硅基乙炔才能得到较好的收率和对映选择性, 且至今仍无氧杂苯并降冰片烯在此催化体系中应用情况的报道. 因此, 研究和发展简单、新颖、高效、底物适用范围广的末端炔烃对氧/氮杂苯并降冰片烯的亲核开环反应仍然是一个具有挑战和重要意义的课题.
云南民族大学民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室樊保敏等人建立了钯催化末端炔烃对氧/氮杂苯并降冰片烯的亲核开环反应的催化体系, 发现以PdCl2为金属前体和二面角较大的Xantphos为配体的催化剂可给出高达91%收率的亲核加成开环产物, 且该催化体系对底物的适用范围较广, 对不同取代或保护的氧/氮杂苯并降冰片烯都能给出很好的收率. 采用手性双膦配体, 如(R)-Tol-Binap,(R,R)-Me-Duphos等, 以期实现钯催化该反应不对称形式的尝试尚未取得实质性突破, 反应收率或对映选择性较差; 相应的探索仍在进行当中.