脫羧偶聯合成C-雜鍵研究進展

張春霞

脫羧偶聯合成C-雜鍵研究進展

張春霞

（浙江工業大學，浙江 杭州 310006）

介紹了串聯脫羧偶聯構建C-雜鍵反應的研究進展。

串聯；脫羧偶聯；C-雜鍵

具有羧酸結構的化合物種類繁多，廉價易得且便于儲存和處理[1]。因此在有機合成中羧酸類化合物是很理想的起始原料，近年來脫羧交叉偶聯反應已經成為研究的熱點，可以在多方面的反應途徑中獲得各種目標產物[2]。本文簡要介紹這一類脫羧偶聯合成碳-雜鍵的方法。

1 C-鹵鍵的合成

1.1 芳烴中C-鹵鍵構建

Scheme 1

1942年，Hunsdiecker等人[3]初步使用脂肪族羧酸的干銀（I）鹽與溴反應生成鹵代物。1961年，Cristol-Firth[4]則通過紅色HgO和鹵素直接與羧酸發生鹵化反應生成目標鹵化物。1983年，Barton團隊[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團隊[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發生碘代脫羧反應。1965年，Kochi團隊[7]使用脂肪族羧酸作為原料與 Pb（OAc）4和鹵化鋰發生鹵代脫羧反應。該方法適用于伯、仲和叔烷基酸（Scheme 1）。

2012 年，李超忠團隊[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行脫羧氯化反應。該反應方法溫和高效且化學選擇性好 （Scheme 2）。同年他們團隊[9]還開發了使用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、現成可用的催化劑、低成本、溫和的實驗條件、顯著的化學選擇性和廣泛的官能團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團隊[10]開發了一種光氧化輔助脂肪族羧酸脫羧氟化反應的方法。機理研究提供了氧化猝滅途徑的依據，其中SelectfluorR的N-F鍵的還原在羧酸氧化/脫羧化過程之前引發光氧化循環。該反應方法操作簡單，條件溫和，廣泛適用于羧酸底物（Scheme 4）。

Scheme 3

Scheme 4

2016年，蔡琥團隊[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鍵的構建

2009年，劉小剛團隊[12]直接通過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24 h后以較高的收率得到目標化合物。

Scheme 6

2016年，Hoover團隊[13]開發了第一例有氧條件銅催化苯甲酸脫羧硫醇化反應的方法。與過渡金屬催化相比，該催化體系對于雜環芳香族的耐受性更廣（Scheme 7）。

Scheme 7

2011年，Becht團隊[14]報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單二芳基硫化物的方法（Scheme 8）。

Scheme 8

2014年，Prabhu團隊[15]報道了銅催化 α，β-不飽和酸與芳基亞磺酸鈉脫羧偶聯構建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是可以生成（E）-異構體（Scheme 9）。

Scheme 9

2014年，沈其龍團隊[16]通過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產物。該方法在水溶液中加入十二烷基硫酸鈉形成水性乳液，可以加快其反應速度（Scheme 10）。

Scheme 10

1.3 芳烴中C-O鍵構建

2012年，Goossen團隊[17]通過易得的芳基羧酸Chan-Evans-Lam-type偶合脫羧構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催化劑，醋酸銅為偶聯催化劑得到較高的收率目標產物（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，徐坤團隊[18]第一次使用鈷催化劑完成脫羧乙酰氧化反應。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鍵構建

2012年，Nello Mainolfi等人[19]利用芳基羧酸作為芳基化試劑，通過簡單的Cu（Ⅱ）-菲羅啉催化體系進行N-芳基化。其中鄰硝基苯甲酸通過脫羧偶聯有效地合成各種N-親核化合物。2015年，賈義霞等人[20]發表了一篇類似的關于羧酸與氨基分子間交叉偶合脫羧的反應的報導。該反應在140℃條件下以乙酸銅和碳酸銀為催化劑和氧化劑，NMP為溶劑，脫羧偶聯高效合成目標產物。（Scheme 13）。

Scheme 13

2010年，焦寧團隊[21]開發了一種通過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物二氧化碳，因此使用價值更高，也便于后處理（Scheme 14）。

Scheme 14

2016年，傅堯團隊[22]開發了一種銅催化非活化脂肪族羧酸定向脫羧胺化方法。分子內形成CN鍵為吡咯烷和哌啶的合成以及復雜天然產物的改性提供了新的思路。此外，該反應通過使用導向基團在C-N鍵形成步驟中呈現優異的選擇性（Scheme 15）。

Scheme 15

2013年，麻生明團隊[23]開發了一種新穎的用于合成具有軸向手性烯烴的分子內脫羧胺化方案。該方法具有優異的對映選擇性和良好的收率（Scheme 16）。

Scheme 16

2014年，雷愛文團隊[24]通過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氨基化生成目標產物。各種功能基團在該反應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，官智團隊[25]開發了一種無金屬可見光誘導的二氫吲哚-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鍵構建

C-P鍵結構在修飾核苷、核苷酸和其他含膦配體的合成中是非常重要的。2011年，楊尚東團隊[26]報道了烯基酸、炔酸與Ph2P（O）H在銅催化條件下脫羧偶聯以較高收率生成目標產物（Scheme 19）。2014年，趙玉芬團隊[27]開發了一種新型高效的銅催化炔基酸脫羧偶聯合成E-烯基氧化膦方法。 （Scheme 20）。

Scheme 19

Scheme 20

2 前景與展望

綜上所述，目前為止關于分子脫羧偶聯構筑C-S、C-Cl（Br/F）、C-P、C-O 和 C-N 鍵，只有幾十例報道。芳烴及烷基羧酸的分子內和分子間串聯脫羧偶聯合成C-雜鍵對于這類合成將是一個重要的補充，也為含雜環結構的化合物及藥物的合成途徑提供新的可能。

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中國研制出柔性太陽能電池 可用于可穿戴器件

中國科學院化學研究所的研究團隊近日成功研制了蜂巢狀納米支架，據此制備的柔性鈣鈦礦太陽能電池具有優異的耐彎折性，可廣泛應用于各類可穿戴器件。柔性可穿戴電子是未來電子元器件發展的熱點方向，電源是其重要的組成部分。目前，電源對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。中科院化學所綠色印刷院重點實驗室研究員宋延林課題組通過納米組裝—印刷方式制備了蜂巢狀納米支架，可作為力學緩沖層和光學諧振腔，從而大幅提高柔性鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率和力學穩定性。該研究為研發新一代可穿戴電子設備提供了新的思路和方法。

（來源：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，河南省濮陽市人，在讀碩士研究生，研究方向：過渡金屬催化的新型綠色反應研究。E-mail:1204794634@qq.com。