铑催化氮杂环丙烷化反应机理
金属催化剂催化分解重氮化合物形成的金属卡宾通常具有高的反应活性, 主要发生加成反应、插入反应和叶立德反应, 这些反应在有机合成领域已经获得了广泛的应用. 此方面的工作集中在过渡金属催化剂(如铑、铜、钌等)催化分解重氮羧酸酯、重氮羰基化合物的研究上, 而对重氮膦酸酯化合物反应活性的研究则少有报道.
氮杂环丙烷化合物能够进行区域选择和立体选择开环, 是很有价值的有机合成中间物, 侯雪龙等系统研究了氮杂环丙烷与各种亲核试剂的开环反应以及由其转化为共轭二烯或α-氨基酮的反应, 取得了突破性的进展; 此外, 许多生物活性物质如丝裂霉素和azinomycins中均含有氮杂环丙烷单元结构, 因而其合成方法的研究引起人们的极大关注, 戴立信等建立了由硫叶立德与亚胺反应制备带各种官能团的氮杂环丙烷的简便新方法. 相对于烯烃氮杂环丙烷化的方法而言, 通过重氮化合物直接对亚胺加成的方法合成氮杂环丙烷较少获得成功. 反应的成功与否与重氮化合物的性质与催化剂的选择有很大关系. Jacobsen等对铜络合物催化EDA与亚胺生成氮杂环丙烷的反应进行了深入研究, 虽然反应产率不高, 但他们推测了反应机理, 证实了中间体为金属参与的叶立德. Doyle等报道了重氮苯乙酸酯与亚胺在 Rh(II)催化下的氮杂环丙烷化反应. Aggarwal课题组发展了一种新的合成途径, 即重氮化合物首先与催化量的硫醚化合物生成硫叶立德, 硫叶立德再与亚胺反应, 制备了一系列氮杂环丙烷化合物.
四川大学化学学院胡文浩等人探讨了重氮磷酸酯底物的适应性. 将重氮苄基膦酸酯的苯环换成对甲氧基和对溴取代的苯环进行了实验研究, 分别以51%和35%的产率得到相应的氮杂环丙烷产品(3g和3h), 表明供电子基团取代的苯环增加了重氮膦酸酯中α-C上的电子云密度, 提高了反应活性, 可有效提高反应产率; 重氮苯烯丙基膦酸酯、重氮甲基膦酸酯与芳香亚胺2a的反应, 没有得到氮杂环丙烷化产物, 其原因正在进一步深入研究中.
他们推测氮杂环丙烷化反应机理如图所示. 重氮苄基膦酸酯首先与芳香亚胺形成亚胺叶立德中间体, 它趋向于发生自身环化反应, 生成氮杂环丙烷化产物.